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関連情報 |
「専門病院」「フェムト秒」 |
| 熱レンズ | 熱レンズ顕微鏡 「熱レンズ顕微鏡はガラス板にのせた試料に特定波長の光を当て、その発熱量から分子の数を測定する。ガラス板上の熱分布は光の当たる中心が高く、周囲に行くほど低くなる。これに伴い光の屈折率は中心ほど小さく、周囲ほど大きくなり、ガラス板があたかも凹レンズのように働く。分子量が増えると熱量も増え、焦点距離が長くなることから、これをもとに分子の数を測定することが出来る。 微量物質の分離に使われる電気泳動法では、有機溶媒を使えないが、この顕微鏡はどんな試料（液体・固体）でも調べられるのが特徴。東京大学の北森大学院教授が開発」 |
| 立体原子顕微鏡 | 原子の姿が立体的に見えた・・・。 2003年、奈良先端科学技術大学院教授の大門寛（49)が開発した「立体原子顕微鏡」は、これまで原子配列の詳細な構造解析にはＸ線解析のデータが必要だという常識を覆した。 立体原子顕微鏡は、人間の両目の「視差」を利用して立体的に見る仕組みを利用して原子の配列の立体画像を再現する。螺旋状の波長を持つ特殊なＸ線を使うと光電子の分布パターンが微妙にずれる。これが視差に一致し、ずれた写真を２枚使うと立体像ができる。 原子にＸ線を当てると飛び出してくる電子（光電子）を蛍光板で受ける際に出る光によって画像を作る。普通お願いします顕微鏡のレンズの役割を原子核が果たすため、非常に小さな領域を見ることが出来る。倍率は２００億倍と電子顕微鏡の約２０００倍。 原子の配列を見る方法としては、電子顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡があるが、二次元的にしか見えず、角度がずれると全く見えなくなる問題があった |
| フェムト秒 | フェムト秒レーザー顕微鏡 「大阪大学の中村収・助教授らは、生物の臓器や組織の中にある細胞を生きたまま観察できるレーザー顕微鏡技術を開発した。発光時間が１０兆分の１秒と非常に短い近赤外線レーザーを照射し、細胞内の物質の挙動をリアルタイムで見ることが出来る。動物を使ったタンパク質の機能解明や眼科手術装置の開発につながる。 新技術ではあらかじめ、害のない色素を臓器・組織に加え、細胞内のイオンやタンパク質など観察したい物質に結合させておく。フェムト秒（１フェムト＝１/１０００兆）レーザーと呼ばれる超短パルスの近赤外線レーザーで、観察する細胞をスキャン(走査)する。レーザーは１０兆分の１という極めて短い時間に強い光を出すため、色素分子が複数の光子を吸収し、光を発する。光った様子をカメラで捕らえて画像化する。 光子の吸収はレーザー光が焦点を結んだ場所だけで起きる。焦点距離を調節することによって、これまで観察が困難だった組織の内部にある細胞を観察できるようになった。新技術では組織の表面から０.１mmの深さまで観察が可能。 近赤外線は生体に悪影響を与えないので、細胞を生きたまま観察できる。複数のレーザービームを使って高速で走査するため、細胞内の物質の動きを瞬時に画像化できる。 ラットから摘出した直後の心臓を観察した結果、心臓を収縮させる信号が出るたびに、心臓の表面から０.１mmの深さにある細胞内でカルシウムイオンの濃度が変化する様子をとらえることが出来た。」 2009年、富士フイルムは、細胞を生きたまま万札する顕微鏡に欠かせない特殊なレーザー発振器を１/100に小型化した。 開発したのはフェムト秒（1/1000兆）という、短時間だけ高出力のレーザー光を出す「超短パルスレーザー」向けの技術。この発振器を最先端の「二光子顕微鏡」に搭載すれば、細胞を生きたまま三次元的に観察できる。 |
| 軟エックス線 | 軟エックス線 東北大学の山本正樹教授らのチームは、細胞などを生きたまま電子顕微鏡並みに高解像度で観察できる顕微鏡を開発した。『軟エックス線』と呼ぶＸ線を使う。光学部品を工夫することで、観察可能なレベルは従来の200～400ﾅﾉ㍍から140ﾅﾉ㍍にまで向上した。成果は2008年9/2の応用物理学会で発表。 軟Ｘ線は通常の実験室でも利用可能な装置で発生できる。開発した顕微鏡は、レーザー光を物質の照射して発生する軟エックス線を利用する。直径0.2mmと比較的広い視野内で、電子顕微鏡並みの解像度で観察できる。 軟Ｘ線を観察したい物質に照射し、ＣＣＤ検出器をつかって撮影し観察する。 実際に人間の肺組織を観察したところ、140ﾅﾉ㍍の微細構造もハッキリ観察できた。 1秒間に10コマ以上の画像を撮影することも可能。 軟Ｘ線はＸ線よりも可視光に近く、特殊な施設がなくても使える。 |
| 携帯 | 持ち運べる電子顕微鏡が登場。小型で安価。 |
| 染色なし | 大阪大学発ベンチャーのナノフォトンは、2005年9/1、生きた細胞の活動をそのまま観察できる顕微鏡を開発した。 従来のように組織を色素で染めるなどの手間がかからず、薬剤などが細胞の中に分布している様子などを容易に調べられる。 試料にレーザーを当てて出てきた「ラマン散乱光」と呼ばれる特殊な光を検知して画像にする。５秒で２００ﾅﾉ㍍の解像度を持つ。 ラマン顕微鏡 ナノフォトンは医薬品や先端材料の研究に使うレーザー顕微鏡を開発している。『ラマン顕微鏡』は対象の外観に含まれる物質を詳細に読み取れるのが特徴で、同社が世界で初めて実用化した。 培養中の細胞の状態を生きたまま観察できる 分子にレーザーを照射した際に発生する『ラマン分散光』を活用。分子によって異なる分散光の波長を解析し、これを元に対象物を分子レベルでカラー映像に合成する。 無色透明な生物の細胞を観察する場合、一般の顕微鏡では有害な染料で着色する必要がある。ラマン顕微鏡は染料無しでも色つき画像になる。 ナノフォトンのラマン分散光は400のレーザー照射光を一列に並べ対象を数分で広い面積を観察できる。 高速3次元分子分光顕微鏡 2008年、生物組織を染色処理しないで動画で観察できる顕微鏡を、大阪大学の河田聡教授らが開発し、ナノフォトンに委託開発した。 生物のありのままの姿を観察できる。 |
| タンパク質 | 1個1個を判別 国立遺伝学研究所などは、細胞中のタンパク質を1個1個判別できる新型顕微鏡を開発した。細胞の狙った部分だけを照らす光源を使い、従来比8倍の画質で観察できる。 2008/1/8の米科学誌ネイチャー・メソッズ電子版に掲載 |
| 光学顕微鏡 | 光学顕微鏡･･･150ﾅﾉレベル 「藤田克昌・大阪大学准教授らは、光学顕微鏡の識別能力の限界を破る新技術を開発した。これまでは200ﾅﾉ㍍が限界だった。 開発したのは光学顕微鏡の中でも分解能の高い「レーザー蛍光顕微鏡」の新技術。藤田准教授らはレーザー光の当て方を工夫して「高周波」という光を発生させ、レーザーを当てたスポットより狭く、より小さな構造まで識別できるようになった。さらに改良を目指す 0．054ﾅﾉ㍍ 2011年、理化学研究所と名古屋大学のグループは、世界最高性能の分解性能を持つ光学顕微鏡の開発につながる技術を開発した。 成果は7/17のネイチャー・フィジックス（電子版）に掲載。 研究グループは、エックス線を物質に照射すると1千億分の1の確率で光子が2つに分裂する現象に注目。波長が0.112ﾅﾉ㍍のエックス線をダイヤモンドに照射すると、0.113ﾅﾉ㍍のエックス線領域の波長を持つ光子と20.6ﾅﾉ㍍の極端紫外線領域の波長を持つ光子になる。 |
| 透過型 | 分解しないで清掃 産業技術総合研究所とシーゼットアイは、透過型電子顕微鏡を分解しないで、内部に溜まった汚染物質を除去できる技術を開発した。 透過型電子顕微鏡は使っているうちに試料や装置内部から漏れた有機物などの影響で性能が低下すつ欠点があった。 小型のプラズマ発生装置を電子顕微鏡に取り付けて、装置で作った活性酸素のガスを顕微鏡の中で循環させる。活性酸素が内部ｊを汚染している有機物などを分解して、取り除く。2時間ガスを循環させることで、性能を大幅に回復できた。 |
| 蛍光顕微鏡 | 暗室が不要 2008年、オリンパスは暗室が不要のボックス型の蛍光顕微鏡画像撮影装置を発売。蛍光顕微鏡は細胞やタンパク質などの試料を蛍光物質で染色して観察する。 |
| 電子顕微鏡 | 溶液中で 2008年、産業技術総合研究所と日本電子は、真空状態にしなくても大気中で試料を観察できる電子顕微鏡を開発した。 溶液中の細胞などを、生きているのに近い状態で直接見ることができる。開発した走査型電子顕微鏡は、試料を入れるところと電子線が通る真空室とを厚さ100ﾅﾉ㍍の窒化シリコン薄膜の窓で仕切った。 大気中で 2009年、日本電子は真空状態にしなくても大気中で試料を観察できる電子顕微鏡を開発。乾燥や脱水などの前処理が不要。 2011年、島津製作所ﾅﾉ㍍単位の物質を大気中でも水中でも精密に観測できる走査型プローブ顕微鏡を発売。 3Ｄで観察 2011年、東北大学の林好一准教授と堀場製作所は1つの原子を立体的に観察できる新しい電子顕微鏡を開発した。光が放つ波としての性質を使い、立体像を撮影するホログラフィー技術を応用した。 原子の並びや微妙な動きの3Ｄ画像が得られる小型の電子顕微鏡は世界初。 新しい電子顕微鏡は観察したい物質に電子線を当て、コンピューターで画像処理する走査型電子顕微鏡を改良。照射角度や方法を変えながら電子線を照射し、原子の並びの3Ｄ画像を得られる。 |
| カルシウム | 2009年、日本電子、産業技術総合研究所などは生体内で重要な役割を果たすカルシウム原子やタンパク質を観測できる電子顕微鏡を開発した。 開発した電子顕微鏡は従来比1/10の低電圧で加速した電子を物質に当てて観測する。電圧が低いために、分子を破壊したり軽い原子をはじき飛ばしたりせずに観測できる。 30～60㌔ボルトの電圧で原子1つひとつを観測できる0.1ﾅﾉ㍍の分解能を実現。筒状炭素分子（カーボンナノチューブ）の中に入れたカルシウムなどの原子を観測できる。 |
| 立体撮影 | 2009年、ニューヨーク大学のチームは生体分子を3次元の映像として記録できる新型顕微鏡を開発した。 |
| 原子1個 | ナノサイズを観察 2010年、東北大学の小林典男教授らのチームは、強磁場の中でﾅﾉ㍍サイズの物質が見える顕微鏡を開発した。世界最強磁場で原子1個の観察に成功した。 超電導材料の観察に使える。 |
| 原子の1/10 | 2010年、日立製作所は原子1個の大きさの1/10という細かさで、物質の構造を立体的に観察できる高性能顕微鏡を開発した。 「原子力間顕微鏡」と呼ばれ、物質表面を微小な針でなぞって輪郭を調べる仕組み。 |
| どこでも | 使えるエックス線検査 2010年、京都大学の河合潤教授らのチームは、手のひらサイズのエッックス線発生装置を開発したと発表。単一電池2本の電力で試料からＸ線を放出させられる。 装置は3cm×5cmでガラスなどで覆われている。内部は棒状のタンタル酸リチウム電極が向かいあっており、一方の電極の上に試料を載せる。電気を流すと発生する熱で電極の伸び縮みする。その際、高電圧が商事、装置内のガスから飛び出した電子が試料にぶつかってＸ線が発生する仕組み。 |
| 真空でも | 内部構造をたもつ 2010年、桑畑進・大阪大学教授らは、ウイルスや細胞を自然のままの状態で観察できる電子顕微鏡を開発した。 真空でも蒸発しない特殊な液体「イオン液体」を細胞に染み込ませる。生きているときの構造を保ちながら解析できる。 これまでの電子顕微鏡は、細胞の表面を金属の膜で覆う準備が必要で観察までに2～3日必要だったが、今回の技術では1時間以内に可能。 細胞が含む水をイオン液体に多き換える。真空にしても正確な構造が残り、走査型電子顕微鏡（SEM）や透過型電子顕微鏡（TEM）で観察できる。 分裂するガン細胞の突起がハッキリ見えた。 ＳＥＭでは・・・ 細胞をイオン液体に溶かして台の上に塗る。細胞の表面には厚さ1～数µmのイオン液体の薄膜ができる。 ＴＥＭでは・・・ 2～3µmの穴がたくさん開いたレンコンに似た臺を使う。細胞を含むイオン液体の膜が穴に張り付く。 研究には日立ハイテクノドジーズ、北里大学、朝日大学、石川県立大学、金沢医科大学が参加。 金沢医科大が、ガン細胞の観察に成功した。阪大は人のヘルペスウイルスを観察。 北里大はマウスの腎臓を観察。 現時点では生物が動いている様子は観察できていない。 |
| ナノ粒子 | 自在に張り付ける 2011年、東京大学とセイコーインスツル、東北大学の共同チームは、ナノメートルサイズの超微細な材料を貼り合わせる技術を開発した。 ペプチドを接着剤に使う。 実験では酸化亜鉛に傾向粒子をくっつけた。シリコン基板に酸化亜鉛で模様を描き、模様の上にだけナノメートルサイズの傾向粒子を張り付けた。 |
| 電子顕微鏡 | 2011年、日立製作所は、新型の「ミラー電子顕微鏡」を開発した。 観察する試料の表面にマイナスの電気を帯びさせておく。電子線から出た電子も同じマイナスのため、試料にぶつからずに跳ね返される。表面の凸凹に合わせて電子が反射し、形状が分かる。 観察時間が従来の1/10に短縮。一度に観察できる範囲が10倍に広がった。 |
| 生きたまま観察 | ||
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