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審決分類 審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない。 G02B
管理番号 1345206
審判番号 不服2017-18487  
総通号数 228 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2018-12-28 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2017-12-12 
確定日 2018-10-11 
事件の表示 特願2012-166198「微分干渉熱レンズ顕微鏡」拒絶査定不服審判事件〔平成26年 2月 6日出願公開、特開2014- 26111〕について、次のとおり審決する。 
結論 本件審判の請求は、成り立たない。 
理由 第1 手続の経緯
本願は、特許法第30条第2項新規性喪失の例外適用の申請を伴うものであり、平成24年7月26日の出願であって、平成28年9月5日付け、及び平成29年3月21日付けで手続補正書が提出され、同年9月4日付けで拒絶の査定がなされ、これに対し、同年12月12日付けで拒絶査定に対する不服審判請求がなされたものである。


第2 本願発明
本願の請求項1に係る発明は、上記平成29年3月21日付けの手続補正によって補正された特許請求の範囲の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項1に記載された次のとおりのものと認められる。(以下「本願発明」という。)
「マイクロあるいはナノスケールの微細空間内の試料溶液中の分子を定性あるいは定量するための微分干渉熱レンズ顕微鏡であって、
入射したレーザー光の励起光及びプローブ光を複屈折させ、前記プローブ光を前記励起光と同光路の一方のプローブ光と、他光路の他方のプローブ光とに分離するとともに、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブとを出射させる第1プリズムと、
複数のレンズを組み合わせてなり、前記第1プリズムから入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを、所定の分離幅で平行にしつつ前記試料溶液中に絞り込んで出射させる第1レンズ体と、
複数のレンズを組み合わせてなり、前記試料溶液を通過して入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを前記光線分離角と同角の光線交差角で交差するように出射させる第2レンズ体と、
前記第2レンズ体から入射した前記一方のプローブ光と前記他方のプローブ光を複屈折させるとともに合成干渉させる第2プリズムと、
前記第2プリズムから出射した前記一方のプローブ光と前記他方のプローブ光の合成干渉波を検出する検出器とを備えており、
前記微細空間を境に一方の側に設けられた前記第1プリズムと前記第1レンズ体と、他方の側に設けられた前記第2プリズムと前記第2レンズ体とのプリズム同士、レンズ体同士が同じ光学特性を備え、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を対称にし、
且つ前記一方のプローブと前記他方のプローブ光の位相差に応じた合成干渉波の強度の値が、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を非対称にした微分干渉熱レンズ顕微鏡を用い分離幅を5.3μmとしたときの合成干渉波の強度に対して1/2以上となるように構成されていることを特徴とする微分干渉熱レンズ顕微鏡。」


第3 引用刊行物
1.刊行物1
原査定の拒絶理由で引用された、H.Shimizu,K.Mawatari,T.Kitamori,Development of a Differential Interference Contrast Thermal Lens Microscope for Sensitive Individual Nanoparticle Detection in Liquid,Analytical Chemistry,American Chemical Society,2009年12月1日,Vol.81,No.23,9802-9806(以下「刊行物1」という。)には、次の事項が記載されている。(なお、括弧内の訳文は、当審が作成した。また、下線は当審で付した。以下同じ。)
(1)「A thermal lens microscope (TLM) with a new principle was developed to improve the detection limit of conventional TLM. The detection limit was decreased by introducing a differential interference contrast (DIC) method which realizes background-free photodetection. The new differential interference contrast thermal lens microscope (DIC-TLM) exploits phase contrast resulting from a photothermal effect instead of refraction used in conventional TLM. In order to produce high phase contrast, we fabricated a pair of DIC prisms with a large shear value of 5 μm which is in accordance with the thermal diffusion length. First, we verified the principle of DIC-TLM. The background of TLM measurement was reduced to 1/100 by differential interference, and the signal-to-background (S/B) ratio was improved by 1 order of magnitude. The signal was confirmed to originate from phase contrast, and the expansion of the shear value was effective. Furthermore, we demonstrated counting of individual gold nanoparticles (5 nm) using DIC-TLM. The particles were counted with high signal-to-noise (S/N) ratio, and the S/N ratio was improved by 1 order of magnitude. Finally, we discuss the possibility of single molecule counting in a liquid.」(9802頁左欄1?23行)
(従来のTLMの検出限界を改善するために、新しい原理を備えた熱レンズ顕微鏡(TLM)が開発された。バックグラウンドのない光検出を実現する微分干渉コントラスト(DIC)法を導入することにより、検出限界を減少させた。新しい微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)は、従来のTLMで使用されていた屈折の代わりに光熱効果による位相コントラストを利用している。高い位相コントラストを得るために、我々は、熱拡散長に応じた5μmの大きなせん断値を有する一対のDICプリズムを製作した。まず、DIC-TLMの原理を検証した。TLM測定のバックグラウンドは微分干渉によって1/100に低減され、信号対バックグラウンド(S/B)比は1桁改善された。信号は位相差に由来することが確認され、せん断値の拡大は有効であった。さらに、DIC-TLMを用いて個々の金ナノ粒子(5nm)の計数を実証した。粒子は、高い信号対雑音比(S/N)でカウントされ、S/N比は1桁改善された。最後に、液体中の単一分子の計数の可能性について論じる。)
(2)「In this decade, the scale of analysis has been rapidly miniaturized, as represented by single cells and micro/nano chips. Analysis in micro- and nanospace has various merits such as small sample volumes, short analysis time, and low costs, whereas detection becomes quite difficult. One reason for this is that the number of analyte molecules decreases due to extremely small detection volumes. For example, provided a 1 nM solution is contained in a 1 μm cube, there are 0.6 molecules on average in the cube, which means that single molecule detection is essential for analysis in micro- and nanospace. The most popular method for single molecule detection is laser induced fluorescence (LIF). Single molecule detection by LIF was performed for the first time in 1990, and the method has been widely applied for analyses on microchips. However, LIF has the disadvantage that it can detect only fluorescent molecules. As most molecules are nonfluorescent, detection methods for these molecules are required for further applications of microchips. In particular, troublesome fluorescent labeling is necessary for the detection of nonfluorescent proteins and DNAs, and precise labeling of a single molecule is quite difficult. Hence, detection of nonfluorescent molecules will contribute to future bioanalyses on micro/nano chips.」(9802頁左欄24行?右欄8行)
(この10年間では、単一セルとマイクロ/ナノチップに代表されるように、分析の規模が急速に縮小されてきた。マイクロおよびナノスペースの解析では、サンプル量が少なく、分析時間が短く、コストがかかるが、検出は非常に困難になる。これの1つの理由は、検出量が極端に少ないために検体分子の数が減少することである。例えば、1ナノメートルの溶液が1μmのキューブに含まれている場合、キューブ内に平均して0.6分子が存在する。これは、単一分子の検出がミクロおよびナノスペースの分析に不可欠であることを意味する。単一分子検出の最も一般的な方法はレーザー誘起蛍光(LIF)である。LIFによる単分子検出は1990年に初めて行われたが、この方法はマイクロチップの解析に広く適用されている。しかし、LIFは蛍光分子のみを検出できるという欠点がある。ほとんどの分子は非蛍光性であるため、これらの分子の検出方法はマイクロチップのさらなる用途に必要である。特に、非蛍光性タンパク質およびDNAの検出には、面倒な蛍光標識が必要であり、単一分子の正確な標識化は非常に困難である。したがって、非蛍光分子の検出は、マイクロ/ナノチップ上の将来の生物分析に寄与するであろう。)
(3)「One of the most promising methods of nonlabeled detection is thermal lens spectrometry (TLS). TLS is a kind of photothermal spectroscopy that measures absorption and thermal relaxation and has been reported to be more sensitive than absorption spectrometry. By combining TLS with a microscope, we have developed a thermal lens microscope (TLM) and applied it to various analytical systems on microchips. Notably, we succeeded in the determination of a concentration corresponding to 0.4 molecules in a detection volume of 7 fL. In addition, we developed a new method to detect individual particles moving in a liquid for the first time and succeeded in counting metallic nanoparticles one by one. However, counting of individual nonfluorescent molecules has not been achieved so far.」(9802頁右欄9?22行)
(非標識検出の最も有望な方法の1つは、熱レンズ分光法(TLS)である。TLSは、吸収と熱緩和を測定する一種の光熱分光法であり、吸収分光法よりも感度が高いことが報告されている。TLSと顕微鏡を組み合わせることにより、熱レンズ顕微鏡(TLM)を開発し、これをマイクロチップ上の様々な分析システムに適用した。注目すべきことに、検出容積7fl中の0.4分子に対応する濃度の決定に成功した。さらに、液体中を移動する個々の粒子を初めて検出する新しい方法を開発し、金属ナノ粒子を1つずつ計数することに成功した。しかしながら、これまで個々の非蛍光分子の計数は達成されていない。)
(4)「This is attributed to the high detection limit of conventional TLM resulting from a high background in photodetection. This background does not originate from the solvent or fluorescent sources but is an effect of the detection principle applied in a TLM. In a conventional TLM, an excitation beam is intensity modulated at around 1 kHz and tightly focused on an analyte solution in a microchip. Following absorption and thermal relaxation of the analyte, the refractive index of the solution changes and a thermal lens effect is induced. Subsequently, a probe beam is refracted (converged or diverged) by the thermal lens effect, and the intensity of the probe beam transmitted through a pinhole changes slightly. Although this change of the probe beam is the signal in conventional TLM, its signal-to-backgound (S/B) ratio is only in the order of 10^(-3). Therefore, a lock-in amplifier is used for signal recovery. The lock-in amplifier removes a large DC component of the background. However, it cannot remove the low frequency fluctuation around 1 kHz caused by the background. The effect of this fluctuation is greater than the background signals originating from the solvent, fluorescence, or other sources. In other words, the background of the photodetection determines the detection limit of the conventional TLM.」(9803頁左欄1?22行)
(これは、光検出のバックグラウンドが高いことに起因する従来のTLMの高い検出限界に起因する。このバックグラウンドは、溶媒または蛍光源に起因するものではなく、TLMに適用される検出原理の効果である。従来のTLMでは、励起ビームは約1kHzで強度変調され、マイクロチップ内の検体溶液に密接に集束される。分析物の吸収および熱緩和の後、溶液の屈折率が変化し、熱レンズ効果が誘発される。その後、熱レンズ効果によりプローブ光を屈折(収束または発散)させ、ピンホールを透過したプローブ光の強度を少し変化させる。プローブビームのこの変化は従来のTLMの信号であるが、その信号対バックグラウンド(S/B)比はたった10^(-3)である。そのため、ロックインアンプが信号回復に使用される。そのロックインアンプは、バックグラウンドの大きなDC成分を除去する。しかしながら、バックグラウンドに起因する1kHz前後の低周波変動を除去することはできない。この変動の影響は、溶媒、蛍光、または他の発生源に由来するバックグラウンドシグナルよりも大きい。換言すれば、光検出のバックグラウンドは、従来のTLMの検出限界を決定する。)
(5)「For this reason, a new principle realizing background-free photodetection is required to improve the detection limit. Some background-free methods such as dark field, phase contrast, and differential interference contrast (DIC) are well-known as microscope observation modes. In particular, photothermal spectroscopy using DIC has been implemented for detecting individual nanoparticles fixed in a solid or polymer phase, though there is no example of the detection in a liquid. The difficulty of the detection in a liquid is due to the rapid Brownian motion of the particles and short residence time (several ms) in the focus area of the excitation beam (scale around 1 μm). In fact, signal integration to improve the detection limit is restricted. Furthermore, the potential of DIC for background-free photothermal spectroscopy has not been discussed.」(9803頁左欄23?36行)
(この理由により、検出限界を向上させるために、バックグラウンドフリーの光検出を実現する新しい原理が必要とされる。暗視野、位相コントラスト、微分干渉コントラスト(DIC)などのバックグラウンドフリーの方法は、顕微鏡観察モードとしてよく知られている。特に、DICを用いた光熱分光法は、固体またはポリマー相に固定された個々のナノ粒子を検出するために利用されているが、液体中での検出の例はない。液体中での検出の難しさは、粒子の急速なブラウン運動と、励起ビームの焦点領域(約1μmスケール)における短い滞留時間(数ms)によるものである。事実、検出限界を改善するためのシグナルインテグレーションは制限されている。さらに、バックグラウンドフリーの光熱分光法のためのDICの可能性については議論されていない。)
(6)「In this paper, we introduce the DIC method into TLM and show the development of a differential interference contrast thermal lens microscope (DIC-TLM). In DIC-TLM, the probe beam is separated and interfered by a pair of DIC prisms, which realizes background-free photodetection. The change of refractive index induced by the excitation beam is detected through phase contrast between the two probe beams. In order to produce high phase contrast in a liquid, the distance between the two probe beam spots (shear value) is expanded to 5 μm, considering the thermal diffusion length. First, we verify the principle with respect to the background-free detection, phase contrast, and thermal diffusion length. Afterward, we demonstrate the counting of gold nanoparticles (5 nm in diameter) and compare the performance to conventional TLM. Finally, we discuss the possibility of single molecule counting using DIC-TLM.」(9803頁左欄37?51行)
(本論文では、DIC法をTLMに導入し、微分干渉式熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)の開発を示す。DIC-TLMでは、プローブビームが一対のDICプリズムによって分離され干渉されるため、バックグラウンドフリーの光検出が実現される。励起ビームによって誘導される屈折率の変化は、2つのプローブビーム間の位相コントラストによって検出される。液体中で高い位相コントラストを得るために、2つのプローブビームスポット間の距離(シア値)は、熱拡散長を考慮して5μmに拡大される。まず、バックグラウンドフリーの検出、位相コントラスト、熱拡散長に関する原理を検証する。その後、金ナノ粒子(直径5nm)の計数を実証し、性能を従来のTLMと比較する。最後に、DIC-TLMを用いた単一分子カウントの可能性について考察する。)
(7)「EXPERIMENTAL SECTION
Principle of DIC-TLM. Figure 1a shows the principle of DIC-TLM. The probe beam is separated by a DIC prism into two beams with perpendicular polarization. On the other hand, the excitation beam is not separated, as its polarization plane is rotated at an angle of 45 deg. The excitation beam is absorbed by an analyte, and a thermal lens effect is induced. Then, phase contrast appears between the two probe beams due to the difference in refractive index. In the next step, the probe beams are combined again by another DIC prism, which results in a new polarization component. Finally, only this new component is detected as signal by removing the initial polarization component using a polarization filter. When no analyte is in the focus area of the excitation beam, the intensity of the transmitted probe beam is zero. Thus, the background-free photodetection is achieved. In this principle, the relationship between the size of the thermal lens and the distance between the two probe beams is important. The radius of the thermal lens is assumed to be one thermal diffusion length. The thermal diffusion length μ is expressed as
μ=√(κ/πCρf) (1)
where κ is the thermal conductivity, C is the specific heat, ρ is the density of the solvent, and f is the modulation frequency. The value of μ is 7 μm when f is 1 kHz and water is applied as solvent. The distance between the two probe beam spots, which is called the shear value, is determined by the design of the DIC prisms. A typical shear value of DIC prisms for a commercial microscope is approximately 0.5 μm. For this case, however, the thermal lens is overlapping with the two probe beam spots. This leads to low phase contrast and sensitive detection of the photothermal effect becomes impossible. In order to produce high phase contrast, the thermal diffusion length and the shear value must be adjusted. One solution for this is a high modulation frequency. If f is adjusted in order to realize μ = 0.5 μm, f becomes higher than 180 kHz. However, the intensity of the photothermal signal generally decreases for higher modulation frequencies, as the generated thermal energy is inversely proportional to f. The limit at lower frequencies is determined by the residence time of the analyte in the focused area of the excitation beam. As particles pass through the focus area in several milliseconds, f should be higher than 1 kHz to realize synchronous signal processing with a lock-in amplifier. Therefore, a modulation frequency of 1 kHz will be almost the optimum frequency, and an expansion of the shear value is the better solution to realize sensitive detection of individual particles in liquid. Here, we fabricated a pair of DIC prisms with a shear value of 5 μm. The shear value was confirmed by observing the focused probe beams directly using a CCD camera with an objective lens (magnification: 20×). The distance of the two probe beam spots was approximately 5 μm as designed. The configuration of the spots and the thermal lens is illustrated in Figure 1b.」(9803頁左欄52行?9804頁左欄24行)
(実験セクション
DIC-TLMの原理。図1aは、DIC-TLMの原理を示している。プローブビームは、DICプリズムによって垂直偏光を有する2つのビームに分離される。一方、励起ビームは、その偏光面が45°の角度で回転されるので、分離されない。励起ビームは検体によって吸収され、熱レンズ効果が誘発される。そして、屈折率の違いにより、2つのプローブビームの間に位相差が現れる。次のステップでは、プローブビームはもうひとつのDICプリズムによって再び結合され、新しい偏光成分が得られる。最後に、偏光フィルタを用いて初期偏光成分を除去することによって、この新しい成分のみが信号として検出される。検体が励起ビームの焦点領域にない場合、透過したプローブビームの強度はゼロである。これにより、バックグラウンドのない光検出が達成される。この原理では、熱レンズのサイズと2つのプローブビーム間の距離との関係が重要である。熱レンズの半径は1つの熱拡散長であると仮定される。熱拡散長μは、
μ=√(κ/πCρf)(1)
κは熱伝導率、Cは比熱、ρは溶媒の密度、fは変調周波数である。fの値が1kHzで、溶媒として水が用いられる場合には、μの値は7μmである。シア値と呼ばれる2つのプローブビームスポット間の距離は、DICプリズムの設計によって決定される。市販の顕微鏡用のDICプリズムの典型的なシア値は約0.5μmである。しかしながら、この場合、熱レンズは2つのプローブビームスポットと重なり合っている。これは低い位相コントラストをもたらし、光熱効果の高感度検出が不可能になる。高い位相コントラストを生成するためには、熱拡散長さおよびシア値を調整しなければならない。これに対する1つの解決策は、高い変調周波数である。μ=0.5μmを実現するためにfを調整すると、fは180kHzより高くなる。しかし、光熱信号の強度は、発生した熱エネルギーがfに反比例するので、変調周波数が高いほど一般に低下する。低側の周波数限界は、励起ビームの集束領域における分析物の滞留時間によって決定される。粒子が数ミリ秒で焦点領域を通過するとき、ロックイン増幅器を用いた同期信号処理を実現するためには、fは1kHzより高くなければならない。したがって、1kHzの変調周波数がほぼ最適な周波数であり、液体中の個々の粒子の高感度検出を実現するためには、シア値の拡張がより良い解決策である。ここでは、5μmのシア値を有する一対のDICプリズムを製作した。シア値は、対物レンズ付きCCDカメラ(倍率20倍)を用いて、集束したプローブビームを直接観察することによって確認した。2つのプローブビームスポットの距離は約5μmであった。)
(8)「Setup. Figure 2 shows a schematic diagram of the DIC-TLM. A 488 nm argon ion laser was used as an excitation beam. The excitation beam was chopped by a light chopper at a modulation frequency of 1 kHz. A 633 nm He-Ne laser was applied as a probe beam. Both beams were linearly polarized by Glan-Thomson prisms, and their polarization planes were rotated by half-wave plates. The polarization plane of the excitation beam was adjusted to 45 degrees, and its extinction ratio was 10:1. The polarization plane of the probe beam was adjusted to 0 degrees, and its extinction ratio was 1000:1. As a result of this polarization control, the probe beam was separated 1:1 by an upper DIC prism installed in a microscope (Eclipse 80i, Nicon Corporation, Japan), while the excitation beam was separated in a ratio of 10:1, which was enough to produce phase contrast. After this, both beams were focused on a sample in a microchip by an objective lens (magnification: 40×, NA = 0.75). The microchip was made of fused-silica, and the applied microchannel was 500 μm wide and 100 μm deep. After passing through the sample, the probe beams were interfered by a lower DIC prism and a polarization filter. Finally, the excitation beam was cut by a filter, and the remaining probe beam was detected by an avalanche photodiode. Its electric signal was fed into a lock-in amplifier (5610B, NF Corporation, Japan), and the component synchronized to the chopper frequency was extracted. The signal amplitude was recorded by a PC.」(9804頁左欄25行?右欄4行。「Nicon」は「Nikon」の誤記と思われる。訳文で訂正する。)
(セットアップ。図2は、DIC-TLMの概略図を示している。488nmのアルゴンイオンレーザーを励起ビームとして使用した。励起ビームは、1kHzの変調周波数で光チョッパによりチョップされた。633nmのHe-Neレーザーをプローブビームとして適用した。両方のビームはグラン-トムソンプリズムによって直線偏光され、偏光面は半波長板によって回転された。励起光の偏光面は45度に調整され、その消光比は10:1であった。プローブビームの偏光面は0度に調整され、その消光比は1000:1であった。この偏光制御の結果、プローブビームは、顕微鏡(Eclipse80i、Nikon Corporation、Japan)に設置された上部DICプリズムによって1:1に分離され、励起ビームは10:1の比率で分離され、位相コントラストを生成するのに十分であった。その後、対物レンズ(倍率:40倍、NA=0.75倍)を用いてマイクロチップ内の試料に両者を集束させた。マイクロチップは溶融シリカ製であり、適用されたマイクロチャネルは幅500μm、深さ100μmであった。サンプルを通過した後、プローブビームは下部DICプリズムと偏光フィルタによって干渉された。最後に、励起ビームをフィルタでカットし、残りのプローブビームをアバランシェフォトダイオードで検出した。その電気信号をロックイン増幅器(5610B、NF Corporation、日本)に供給し、チョッパ周波数に同期した成分を抽出した。信号振幅はPCによって記録された。)
(9)「Here, two measurement modes were utilized for DIC-TLM. One was a concentration determination mode, and the other was a counting mode. In the concentration determination mode, the time constant of the lock-in amplifier was set to 1 s. In addition, the number of analyte molecules passing the focus area of the excitation beam was set to more than 1. In this case, the average thermal energy generated from many molecules that enter and leave the focused area contributes to the signal which is almost constant. In the counting mode, the time constant was set to 1 ms and the number of particles in the detection volume was as low as 0.1 by diluting the solution. As particles pass through the focus area in several milliseconds, pulse signals were observed with each passage of individual particles.」(9804頁右欄5?17行)
(ここでは、DIC-TLMに2つの測定モードを利用された。1つは濃度決定モードであり、もう1つは計数モードであった。濃度判定モードでは、ロックインアンプの時定数を1sとした。さらに、励起ビームの焦点領域を通過する検体分子の数は1より多くに設定された。この場合、集束領域を出入りする多くの分子から生成された平均熱エネルギーは、ほぼ一定の信号に寄与する。計数モードでは、時定数は1ミリ秒に設定され、溶液を希釈することによって検出体積中の粒子の数は0.1と少なかった。粒子が数ミリ秒で焦点領域を通過するにつれて、個々の粒子の通過ごとにパルス信号が観察された。)
(10)「RESULTS AND DISCUSSION
Verification of Principle (Concentration Determination Mode). At the start, we verified the principle of DIC-TLM. The concentration determination mode was utilized for measuring a Sunset Yellow solution (10^(-5) M). First, we investigated the background reduction effect. The intensity of the probe beam in front of the detector was compared before and after inserting the polarization filter. As a result, the intensity was reduced by 2 orders (from 20 to 0.2 μW), and a clear background reduction was observed. The signal-to-background (S/B) ratio was compared to that of conventional TLM. The S/B ratios were 4.9 × 10^(-2) for DIC-TLM and 5.1 × 10^(-3) for conventional TLM. The S/B ratio was improved by 1 order of magnitude, and the background reduction was effective for TLM measurement.」(9804頁右欄18?32行)
(結果と考察
原理の検証(濃度測定モード)。当初、DIC-TLMの原理を検証した。濃度決定モードをサンセットイエロー溶液(10^(-5)M)の測定に利用した。まず、バックグラウンド削減効果について検討した。偏光フィルタを挿入する前と後で、検出器の前のプローブビームの強度を比較した。その結果、強度は2桁(20から0.2μW)減少し、明確なバックグラウンド低下が観察された。シグナル対バックグラウンド(S/B)比を従来のTLMの比と比較した。S/B比はDIC-TLMでは4.9×10^(-2)であり、従来のTLMでは5.1×10^(-3)であった。S/B比は1桁改善され、バックグラウンド低減はTLM測定に有効であった。)
(11)「Subsequently, we verified the signal generation mechanism by rotating the polarization plane of the excitation beam. The result is shown in Figure 3. The signal changed periodically with rotating the polarization plane. A polarization of +45 and -45 degrees produced the highest phase contrast and maximum signals. Interestingly, +45 and -45 degree signals had different peak heights, which might be caused by a different shear value for the excitation wavelength. The polarization at 0 degrees produced the lowest phase contrast and a signal of almost zero as the same phase change was induced for the two probe beam spot. This result proves that the signals were generated only by phase contrast and refraction of the probe beam applied in conventional TLM was negligible. This is due to the low intensity of the probe beam at the detector. This result is also the first direct verification of the DIC-TLM effect in a liquid.」(9804頁右欄33行?9805頁左欄8行)
(次に、励起光の偏波面を回転させて信号生成機構を検証した。結果を図3に示す。信号は、偏波面を回転させると周期的に変化した。+45および-45度の偏光は、最高位相コントラストおよび最大信号を生じた。興味深いことに、+45度および-45度信号は、励起波長の異なるせん断値によって引き起こされる異なるピーク高さを有していた。0度の偏光は、2つのプローブビームスポットに対して同じ位相変化が誘起されたときに、最も低い位相コントラストとほぼゼロの信号を生成した。この結果は、信号が位相コントラストのみによって生成され、従来のTLMで適用されたプローブビームの屈折が無視できることを証明する。これは、検出器でのプローブビームの強度が低いためである。この結果は、液体中でのDIC-TLM効果の最初の直接検証でもある。)
(12)「In a follow-up experiment, we examined the effect of the thermal diffusion length on the signal by changing the modulation frequency. The result is shown in Figure 4. The signal had maximum value at a modulation frequency of 1 kHz. This modulation frequency corresponded to a thermal diffusion length of 7 μm. This result indicates the combination of a modulation frequency of 1 kHz and a shear value of 5 μm produced the highest contrast. A higher frequency than 1 kHz led to lower sensitivity due to lower thermal energy. A lower frequency also resulted in lower sensitivity due to lower phase contrast caused by a longer thermal diffusion length.」(9805頁左欄9?19行)
(フォローアップ実験では、変調周波数を変化させることにより、熱拡散長が信号に及ぼす影響を調べた。結果を図4に示す。信号は1kHzの変調周波数で最大値を示す。この変調周波数は、7μmの熱拡散長に相当する。この結果は、1kHzの変調周波数と5μmのシア値の組み合わせが最も高いコントラストを生じたことを示している。1kHzよりも高い周波数は、より低い熱エネルギーに起因してより低い感度をもたらした。より低い周波数はまた、より長い熱拡散長によって引き起こされる低い位相コントラストに起因して、より低い感度をもたらした。)
(13)「From the three experiments, the principle of DIC-TLM was verified for the first time in a liquid. The background reduction by interference improved the S/B ratio. The signal was generated only from phase contrast. The expansion of the shear value (from 0.5 to 5 μm) was essential to realize high sensitivity.」(9805頁左欄20?24行)
(3つの実験から、DIC-TLMの原理が液体中で初めて検証された。干渉によるバックグラウンド低減はS/B比を改善した。信号は位相差のみから生成された。高い感度を実現するためには、シア値の拡大(0.5μmから5μmに)が不可欠でした。)
(14)「Spatial resolution is briefly discussed. Previously, we determined in-plane resolution of conventional TLM in a scanning measurement. According to this study, the in-plane resolution of TLM is determined by the spot size of the excitation beam and is independent of thermal diffusion length. This is because that thermal lens signal is dominated by absorbance of sample in the focal volume in a scanning measurement. The same will be true about DIC-TLM. A thermal diffusion length and the shear value would not affect in-plane resolution. On the other hand, z-axis resolution of DIC-TLM is more complicated. The resolution might be determined by the overlap of the thermal diffusion area and the spot of the probe beam which is completely different with TLM. Shear value will affect the z-axis resolution.」(9805頁左欄25?37行)
(空間分解能について簡単に説明する。以前は、スキャン測定における従来のTLMの面内分解能を測定した。この研究では、TLMの面内分解能は励起光のスポットサイズによって決まり、熱拡散長とは無関係である。これは、熱レンズ信号が焦点体積内のサンプルの吸光度によって支配されるためである走査測定で測定する。DIC-TLMについても同様である。熱拡散長さおよびシア値は面内分解能に影響しない。他方、DIC-TLMのz軸分解能はより複雑である。分解能は、TLMと全く異なる熱拡散領域とプローブビームのスポットとの重なりによって決定される。シア値はz軸の分解能に影響する。)
(15)「Nanoparticle Counting (Counting Mode)
Figure 5 shows the result of gold nanoparticle (5 nm in diameter) counting by conventional TLM and DIC-TLM. In the result, many pulse signals were observed. In order to verify that the pulse signals were generated by the photothermal effect, we confirmed that the pulse signals were detected only when both excitation and probe beam were irradiated. Figure 6 shows the calibration curve for pulse numbers obtained with DIC-TLM. It shows good linearity in relation to the concentration of particles. These results show that the pulse signals were photothermal signals resulting from the passage of individual particles. The important point of these measurements is that signal-to-noise (S/N) ratio for the detection of pulse signals was improved by 1 order (from 7 to 70) in DIC-TLM. This is due to the background-free photodetection and the resulting low fluctuation of the probe beam at the modulation frequency. No other method has shown such high sensitivity for the detection of metallic nanoparticles. Hence, this method is expected to be applied in single molecule detection of nonfluorescent molecules. As an example, we discuss the case of molecules with a molar absorption coefficient of 10^(5) M^(-1) cm^(-1). The absorption cross section is 2 orders of magnitude smaller compared to that of gold nanoparticles. In addition, molecules have optical saturation effects due to the long thermal relaxation time. According to our investigation, the photothermal signal of a molecule decreases by 1 order of magnitude by this effect. The decreased sensitivity can be recovered by an organic solvent to some extent. Chloroform, for example, enhances the photothermal effect 30-fold, owing to its low thermal conductivity and high temperature gradient of refractive index. Considering all these factors, the S/N ratio for single molecule counting with DIC-TLM is estimated to be 2 to 3. Following the above discussion, the performance of DIC-TLM reaches to a single molecule.」(9805頁左欄38行?9806頁左欄25行)
(図5は、従来のTLMおよびDIC-TLMによって計数された金ナノ粒子(直径5nm)の結果を示す。その結果において、多くのパルス信号が観測された。光熱効果によりパルス信号が生成されたことを確認するために、励起光とプローブ光の両方を照射した場合にのみパルス信号が検出されることを確認した。図6に、DIC-TLMで得られたパルス数の検量線を示す。それは粒子の濃度に関して良好な直線性を示す。これらの結果は、パルス信号が、個々の粒子の通過によって生じる光熱信号であることを示している。これらの測定の重要な点は、パルス信号の検出のための信号対雑音比(S/N)がDIC-TLMで1オーダー(7から70に)改善されたことである。これはバックグラウンドのない光検出とその結果変調周波数でのプローブビームの低い変動に起因する。他の方法は、金属ナノ粒子の検出のためのそのような高感度を示していない。したがって、この方法は、非蛍光分子の単一分子検出に適用されることが期待される。一例として、モル吸光係数が10^(5)M^(-1)cm^(-1)の分子の場合について考察する。吸収断面積は、金ナノ粒子のそれに比べて2桁小さい。さらに、分子は、長い熱緩和時間のために光飽和効果を有する。我々の研究によれば、この効果によって、分子の光熱信号は1桁減少する。感度の低下は有機溶媒によってある程度回復することができる。例えば、クロロホルムは、熱伝導率が低く、屈折率の温度勾配が大きいため、光熱効果を30倍に高めることができる。DIC-TLMによる単分子カウントのS/N比上記の議論に従って、DIC-TLMの性能は単一の分子に達する。)
(16)「CONCLUSION
A DIC-TLM was developed to realize background-free photodetection in a liquid. A pair of DIC prisms with a large shear value of 5 μm was fabricated to produce high phase contrast. The principle of DIC-TLM was verified by three experiments. First, the background was reduced to 1/100 by interference, and the S/B ratio was improved by 1 order of magnitude. Following this, the signal was proven to originate solely from phase contrast. In the third experiment, the signal reached a maximum value at a modulation frequency of 1 kHz, which indicated that the expansion of the shear value was effective. Subsequently, we demonstrated counting of gold nanoparticles (5 nm in diameter) in a liquid. Pulse signals of individual particles were detected, and the S/N ratio was improved by 1 order of magnitude compared to conventional TLM. The sensitivity of the DIC-TLM was estimated to be high enough to detect individual molecules, considering the molecule’s absorption cross section and an enhancement of the photothermal signal by an organic solvent.
In the near future, DIC-TLM will become an innovative tool for the detection of individual molecules in liquid. For example, DIC-TLM will contribute to proteomics by detecting individual proteins without degrading their functionality by labeling.」(9806頁左欄26行?右欄19行)
(結論
DIC-TLMは、液中でバックグラウンドのない光検出を実現するために開発された。高位相コントラストを得るために、5μmの大きなシア値を有する一対のDICプリズムを製作した。3つの実験によってDIC-TLMの原理を検証した。まず、干渉によってバックグラウンドが1/100に減少し、S/B比が1桁改善された。これに続いて、信号は位相差のみから生じることが証明された。第3の実験では、信号は1kHzの変調周波数で最大値に達し、これはシア値の拡大が有効であることを示した。続いて、液体中の金ナノ粒子(直径5nm)の計数を実証した。個々の粒子のパルス信号が検出され、S/N比は従来のTLMと比較して1桁改善された。DIC-TLMの感度は、分子の吸収断面積および有機溶媒による光熱信号の増強を考慮して、個々の分子を検出するのに十分高いと推定された。
近い将来、DIC-TLMは、液体中の個々の分子の検出のための革新的なツールになるでしょう。例えば、DIC-TLMは、個々のタンパク質を標識することによってその機能を低下させることなく検出することによって、プロテオミクスに寄与する。)
(17)上記(8)、及びFigure1.(a)より、0度に偏光されたプローブビームが1:1に分離されていることから、分離されたプローブビームの一方と45度に偏光された励起ビームとは同光路のものとなることは明らかであるから、プローブビームを励起ビームと同光路の一方のプローブビームと、他光路の他方のプローブビームとに分離するとともに、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブビーム及び前記励起ビームと前記他方のプローブビームとを出射させるDICプリズムが看取できる。
(18)上記(8)、及びFigure1.(a)より、サンプルを通過した一方のプローブビーム及び励起ビームと他方のプローブビームとを、下部DICプリズムで干渉するよう出射させるコンデンサレンズが看取できる。

上記(1)乃至(18)から、刊行物1には、次の発明(以下「引用発明1」という。)が記載されているものと認められる。
「マイクロおよびナノスペースの単一分子の計数のための微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)であって、488nmのアルゴンイオンレーザーを励起ビームとして使用し、励起ビームは、1kHzの変調周波数で光チョッパによりチョップされ、633nmのHe-Neレーザーをプローブビームとして適用し、両方のビームはグラン-トムソンプリズムによって直線偏光され、励起光の偏光面は45度に調整され、プローブビームの偏光面は0度に調整され、この偏光制御の結果、プローブビームは、顕微鏡に設置された上部DICプリズムによって、プローブビームを励起ビームと同光路の一方のプローブビームと、他光路の他方のプローブビームとに1:1に分離されるとともに、励起ビームは10:1の比率で分離され、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブビーム及び前記励起ビームと前記他方のプローブビームとを出射させ、その後、対物レンズを用いてマイクロチップ内の試料に両者を集束させ、サンプルを通過した後、コンデンサレンズは、サンプルを通過した一方のプローブビーム及び励起ビームと他方のプローブビームとを、下部DICプリズムで干渉するよう出射し、プローブビームは下部DICプリズムと偏光フィルタによって干渉し、最後に、励起ビームをフィルタでカットし、残りのプローブビームをアバランシェフォトダイオードで検出し、その電気信号をロックイン増幅器に供給し、チョッパ周波数に同期した成分を抽出し、
2つのプローブビームスポットの距離(シア値)は約5μmである、微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)。」

2.刊行物2
原査定の拒絶理由で引用された、特開平7-253545号公報(以下「刊行物2」という。)には、次の事項が記載されている。
(1)「【特許請求の範囲】
【請求項1】照明光束を供給する光源部と該光源部からの照明光束を集光して被検物を照明するコンデンサーレンズとを持つ照明光学系と、該照明光学系により照明された前記被検物からの光束を集光して前記被検物の拡大像を形成する対物レンズを持つ観察光学系とを有し、
前記照明光学系は、前記照明光束の偏光方向を揃える第1偏光部材と、該第1偏光部材を介した光束に基づいて、前記照明光学系の光軸を含む第1面と平行な方向で直線偏光する第1光束と該第1面と垂直な方向で直線偏光する第2光束とを分離生成し、前記第1及び第2光束を前記コンデンサーレンズを介して前記被検物へ導くための第1複屈折光学部材とを有し、
前記観察光学系は、前記第1複屈折光学部材により分離された前記第1及び第2光束を前記対物レンズを介して同一光路上に導くための第2複屈折光学部材と、該第2複屈折光学部材を介した前記第1及び第2光束を干渉させる第2偏光部材とを有する微分干渉顕微鏡において、
前記第1及び第2複屈折光学部材はそれぞれ偏光分離面を有し、
前記第1複屈折光学部材の偏光分離面と前記第2複屈折光学部材の偏光分離面とは、前記被検物面に対して面対称に配置されることを特徴とする微分干渉顕微鏡。

【請求項4】前記コンデンサーレンズは前記対物レンズと同一なレンズ構成を持ち、前記コンデンサーレンズの各レンズ面と前記対物レンズとの各レンズ面とは、前記被検物面に対して面対称に配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の微分干渉顕微鏡。」
(2)「【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透過照明型の微分干渉顕微鏡に関するものであり、特に生物等の透明位相物体を試料とした時に好適な微分干渉顕微鏡に関する。」
(3)「【0012】そこで、本発明は、以上の課題を解消するために、生物等の透明位相物体を高いコントラストのもとで観察することができる高性能な微分干渉顕微鏡を提供することを目的としている。」
(4)「【0016】
【作 用】本発明は、透過型の微分干渉顕微鏡において、照明側の複屈折光学部材の見掛け上の偏光分離面の像をコンデンサーレンズと対物レンズとにより観察側の複屈折光学部材中に再結像する際に、照明側の複屈折光学部材の見掛け上の偏光分離面の像を観察側の複屈折光学部材の見掛け上の偏光分離面に対して光路長差が少なくなるようするという事に着目し、照明側の複屈折光学部材の見掛け上の偏光分離面と観察側の複屈折光学部材の見掛け上の偏光分離面とを被検物面に対して面対称に配置、換言すれば、照明側の複屈折光学部材の偏光分離面と観察側の複屈折光学部材の偏光分離面とを被検物面に対して面対称に配置したものである。これにより、生物等の透明位相物体を従来の透過型の微分干渉顕微鏡に比べて格段に高いコントラストのもとで観察することができる。」
(5)「【0019】また、照明系側のコンデンサーレンズを観察側の対物レンズと同一なレンズ構成とすれば、照明系側のコンデンサーレンズの各レンズと観察側の対物レンズの各レンズ面とは、被検物面に対して面対称に配置される事となり、被検物面を挟んでコンデンサーレンズと対物レンズとが対称な光学系を構成する。このため、従来では、通常、コンデンサーレンズは対物レンズよりも簡素な構成である事による瞳に関する収差が補正されていないという問題があるが、被検物面を挟んでコンデンサーレンズと対物レンズとが対称な光学系を構成する事で、瞳に関する収差がコンデンサーレンズと対物レンズとでバランス良く相殺され、微分干渉像を格段に良くし得るという利点がある。」
(6)「【0023】図2には、第1のウオラストンプリズムW1 から第2のウオラストンプリズムW2 までの構成を拡大した時の様子を示しており、本実施例では、コンデンサーレンズ3は対物レンズ5と同一の焦点距離並びに同一のレンズ構成を有している。従って、コンデンサーレンズ3の各レンズ面と対物レンズ5との各レンズ面とは、生物標本4の面に対して面対称に配置されている。
【0024】また、図2に示す如く、第1及び第2ウオラストンプリズム(W1 ,W2 )は、光軸に垂直な面内で光学軸が互いに直交するように2つの楔状の複屈折素子が接合されて構成されており、各ウオラストンプリズム(W1 ,W2 )とも生物標本4側での複屈折素子の光学軸は図2の紙面に垂直である。そして、第1及び第2ウオラストンプリズム(W1 ,W2 )は、これらの各偏光分離面(D1,D2)が生物標本4の面に対して面対称となるように配置されている。このため、第1のウオラストンプリズムW1 をコンデンサーレンズ3側から見た時の見掛け上の偏光分離面D1’と、観察側のウオラストンプリズムW2を対物レンズ5側から見た時の見掛け上の偏光分離面D2’とが生物標本4の面に対して面対称となる。」

上記(1)から、刊行物2には、次の発明(以下「引用発明2」という。)が記載されているものと認められる。
「照明光束を供給する光源部と該光源部からの照明光束を集光して被検物を照明するコンデンサーレンズとを持つ照明光学系と、該照明光学系により照明された前記被検物からの光束を集光して前記被検物の拡大像を形成する対物レンズを持つ観察光学系とを有し、
前記照明光学系は、前記照明光束の偏光方向を揃える第1偏光部材と、該第1偏光部材を介した光束に基づいて、前記照明光学系の光軸を含む第1面と平行な方向で直線偏光する第1光束と該第1面と垂直な方向で直線偏光する第2光束とを分離生成し、前記第1及び第2光束を前記コンデンサーレンズを介して前記被検物へ導くための第1複屈折光学部材とを有し、
前記観察光学系は、前記第1複屈折光学部材により分離された前記第1及び第2光束を前記対物レンズを介して同一光路上に導くための第2複屈折光学部材と、該第2複屈折光学部材を介した前記第1及び第2光束を干渉させる第2偏光部材とを有する微分干渉顕微鏡において、
前記第1及び第2複屈折光学部材はそれぞれ偏光分離面を有し、
前記第1複屈折光学部材の偏光分離面と前記第2複屈折光学部材の偏光分離面とは、前記被検物面に対して面対称に配置され、
前記コンデンサーレンズは前記対物レンズと同一なレンズ構成を持ち、前記コンデンサーレンズの各レンズ面と前記対物レンズとの各レンズ面とは、前記被検物面に対して面対称に配置される、微分干渉顕微鏡。」

3.刊行物3
原査定の拒絶理由で引用された、特開2004-77609号公報(以下「刊行物3」という。)には、次の事項が記載されている。
(1)「【請求項6】
光源と、
この光源からの光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する2つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
この偏光分離素子にて分離された2つの直線偏光の光束を複屈折させる分離側複屈折素子と、
この分離側複屈折素子にて複屈折し、観察物体を透過した又は観察物体で反射した2つの直線偏光の光束を複屈折させる重畳側複屈折素子と、
この重畳側複屈折素子にて複屈折した2つの直線偏光の光束を重ね合わせる重畳素子と、
この重畳素子により重ね合わされた2つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
前記分離側複屈折素子と前記重畳側複屈折素子との少なくとも一方の複屈折素子に設けられていて、この少なくとも一方の複屈折素子に入射した2つの直線偏光の光束を複屈折させる電気光学部材と、
前記電気光学部材に入射した2つの直線偏光の光束の一方に対するこの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、電気光学部材が設けられている複屈折素子から出射する2つの直線偏光の光束の間隔と、これら2つの光束のなす角との少なくとも一方を変化させる屈折率変化部と、
を備えており、
前記偏光分離素子、前記重畳素子及び前記電気光学部材の内の少なくとも1つは、互いに平行な入射面と出射面とを有していることを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。」
(2)「【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の光束を動かす光束制御装置、この光束制御装置を有する干渉装置及び、この干渉装置を用いて、位相物体である例えば細胞やバクテリア等の微細胞物体の位相分布、あるいは金属などの結晶構造の位相分布を取得する微分干渉顕微鏡装置に関する。」
(3)「【0080】
次に、図9?図11を参照して本発明の第3の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図9は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。発光ダイオードを有する光源1から出射した光束は、偏光子で形成された分離側偏光素子2により直線偏光の光束にされる。この直線偏光の光束はコンデンサレンズ10を通過し、分離部301に導かれる。分離部301に導かれた光束Iの中心波長は490nmである。
【0081】
図10は分離部301の概略図である。分離部301は、複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されている偏光分離素子330と分離側複屈折素子340とを有している。分離側複屈折素子340は入射側光透過部材341、電気光学部材344及び出射側光透過部材347を有している。分離部301の構成は、基本的に第1の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置の分離部201のものと同じである。異なる点は、分離部の各構成要素の寸法(詳細については後述されている)と、入射側光透過部材の構成である。
【0082】
第1の実施の形態では、偏光分離素子230と接する入射側光透過部材241の接触表面242は、入射側光透過部材241の入射側表面245に平行である。一方、本実施の形態では、偏光分離素子330と接する入射側光透過部材341の接触表面342は、入射側光透過部材341の入射側表面345に対して傾斜している。入射側光透過部材341の形状は楔形である。
【0083】
本実施の形態の分離部301は第1の実施の形態の分離部201と同様の作用をもっている。分離部301に導かれた直線偏光の光束Iは、偏光分離素子330の入射面331に入射し、2つ直線偏光の光束O,E(光束Oは常光線 光束Eは異常光線)に分離される。図10では、入射面331は紙面に垂直に向けられている。光束Iは紙面に平行に進む。入射面331の法線は光束Iと所定の角度をなしている。偏光分離素子330の光学軸の方向は入射面331に平行である。光束Iの偏光方向は紙面に対して45°傾いている。光束O,Eの偏光方向は互いに直交しており、一方の光束の偏光方向は紙面に平行である。光束O,Eは紙面に平行に進む。
【0084】
分離された光束O,Eは、入射側光透過部材341、電気光学部材344及び出射側光透過部材347を順に通過し、出射側光透過部材347から出射する。出射側光透過部材347から出射した、即ち分離部301から出射した光束O,Eは、第1の実施の形態の分離部201から出射した光束O,Eと同様に、互いに平行である。
【0085】
光束Eに対する電気光学部材344の屈折率は、分離側屈折率変化部314により電気的に変化させられる。光束Eに対する屈折率が変化するとき、光束Oに対する屈折率はほとんど変化しない。屈折率の変化に応じて、分離部301から出射した光束O,Eの間隔が変化する。屈折率を変化させるために、分離側屈折率変化部314は電気光学部材344に電圧を印加する。分離側屈折率変化部314には制御部17が接続されている。制御部17は、分離部301から出射する、互いに平行な光束O,Eの間隔が所望の間隔Δになるよう分離側屈折率変化部314を制御する。
【0086】
次に、光束O,Eは間隔Δを保ちながら観察物体5を透過する。間隔Δは微分干渉顕微鏡装置のシア量である。観察物体5を透過した光束O,Eは平行なまま重畳部302に導かれる。」
(4)「【0096】
表7(中心波長490nm)
偏光分離素子330:
傾き角度(度) 6
(入射面331の法線と入射面331に入射する光束Iとのなす角。図10では、反時計回りが正。)
屈折率(常光線) 1.5443
屈折率(異常光線) 1.5534
厚さ(mm) 3
入射側光透過部材341(楔形):
屈折率 1.469149
厚さ(mm) 1.1
頂角 7
(接触表面342と入射側表面345のなす角)
電気光学部材344:
光束Eに対する屈折率の変化範囲 1.5?1.7
光束Oに対する屈折率 1.7
厚さ(mm) 0.05
出射側光透過部材347:
屈折率 1.469149
厚さ(mm) 1.1
上記数値を用いれば、分離部301から出射した光束O,Eの間隔、即ちシア量の値は、0.04μm?1.1μmの範囲をとり得る。対物レンズ11の焦点距離及び分解能はそれぞれ20mm、1.0μmであり、結像レンズ12の焦点距離は200mmであり、コンデンサレンズ10の焦点距離は20mmである。上記シア量の値は、対物レンズ11の分解能1.0μmの0.04倍?1.1倍である。」
(4)「【0127】
対物レンズ11の焦点距離、分解能はそれぞれ10mm、0.8μmである。結像レンズ12の焦点距離は200mmである。分離重畳複屈折素子640を出射し、対物レンズ11を通過して観察物体5に照射される光束O,Eを考えると、シア量Δは約0.19?約1.79μmの範囲をとり得る。即ち、シア量Δは対物レンズ11の分解能の0.21倍?1.7倍の値をとり得る。」

上記(1)乃至(4)から、刊行物3には、次の技術事項(以下「技術事項1」という。)が記載されているものと認められる。
「複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されている偏光分離素子と分離側複屈折素子とを有する分離部から出射した光束の間隔、即ちシア量の値が、0.04μm?1.1μmの範囲をとり得る、微分干渉顕微鏡装置。」

4.刊行物4
原査定の拒絶理由で引用された、特開平10-161031号公報(以下「刊行物4」という。)には、次の事項が記載されている。
(1)「【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、細胞やバクテリア等の透明な試料を観察したり、半導体やシリコンウエハの表面の凹凸を観察するのに好適な微分干渉顕微鏡、およびこれを用いる顕微鏡画像処理システムに関するものである。」
(2)「【0011】この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、簡単な構成でシェア量を変えることができるようにした透過型微分干渉顕微鏡を提供しようとするものである。
【0012】この発明の第2の目的は、同様に、簡単な構成でシェア量を変えることができるようにした反射型微分干渉顕微鏡を提供しようとするものである。
【0013】さらに、この発明の第3の目的は、シェア量可変の顕微鏡画像処理システムを提供しようとするものである。」
(3)「【0076】図9は、この発明の第2実施形態を示すものである。この実施形態は、図7に示した透過型微分干渉顕微鏡を用いる顕微鏡画像処理システムを示すもので、図7に示す透過型微分干渉顕微鏡の結像面に電子撮像手段を構成する電子撮像素子101を配置し、この電子撮像素子101からの画像信号を画像処理手段102に供給して選択的にコントラスト強調を行い、この画像処理手段102の出力をモニタ等の出力手段103に供給するようにしたものである。
【0077】ここで、被観察物体66上でのシア量は、偏光分離手段63および偏光合成手段69における分離量を連動して調整して、画像処理手段102でコントラスト強調処理を行わない場合には、シア量を大きくして目視観察におけるコントラストを良好にし、コントラスト強調処理を行う場合には、シア量を小さくして解像力を上げるようにする。」

上記(1)乃至(3)から、刊行物4には、次の技術事項発明(以下「技術事項2」という。)が記載されているものと認められる。
「シェア量を変えることができるようにした反射型微分干渉顕微鏡。」

5.刊行物5
原査定の拒絶理由で引用された、特開号公報(以下「刊行物5」という。)には、次の事項が記載されている。
(1)「【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば細胞やバクテリア等の微細物体、あるいは金属等の結晶構造を高解像力で観察するのに好適な微分干渉顕微鏡に関するものである。」
(2)「【0007】これに対し、通常の微分干渉顕微鏡においては、観察物体面上での常光と異常光との分離幅、すなわちシェア量が解像力やコントラストを決める重要なパラメータとなり、このシェア量を顕微鏡の分解能程度に設定することにより、常光と異常光とのそれぞれの回折光が相互に干渉して像が形成されるとされている。このため、上述したように微分干渉顕微鏡を用いて、観察物体の位相分布や微細形状を計測する場合には、微分干渉顕微鏡のシェア量および観察物体での回折の影響を考慮する必要がある。」

上記(1)及び(2)から、刊行物5には、次の技術事項(以下「技術事項3」という。)が記載されているものと認められる。
「観察物体面上での常光と異常光との分離幅、すなわちシェア量を顕微鏡の分解能程度に設定した、微分干渉顕微鏡。」


第4 対比
本願発明と引用発明1とを対比すると、
後者の「微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)」は、前者の「微分干渉熱レンズ顕微鏡」に相当する。
後者の「微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)」は、マイクロおよびナノスペースの単一分子の計数のためのものであるから、前者の「微分干渉熱レンズ顕微鏡」と、「マイクロあるいはナノスケールの微細空間内の試料溶液中の分子を定量するための」との概念で共通する。
後者の後者の「励起ビーム」は、488nmのアルゴンイオンレーザーを励起ビームとして使用したものであるから、前者の「入射したレーザー光の励起光」に相当する。
後者の「プローブビーム」は、633nmのHe-Neレーザーを使用したものであるから、前者の「プローブ光」に相当する。
後者の「上部DICプリズム」は、前者の「第1プリズム」に相当し、顕微鏡に設置された上部DICプリズムによって、プローブビームは、プローブビームを励起ビームと同光路の一方のプローブビームと、他光路の他方のプローブビームとに1:1に分離されるとともに、励起ビームは10:1の比率で分離され、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブビーム及び前記励起ビームと前記他方のプローブビームとを出射させるものであるから、前者の「第1プリズム」と、「入射したレーザー光の励起光及びプローブ光を複屈折させ、前記プローブ光を前記励起光と同光路の一方のプローブ光と、他光路の他方のプローブ光とに分離するとともに、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブとを出射させる」との概念で共通する。
後者の「対物レンズ」は、マイクロチップ内の試料に分離されたプローブビームおよび分離された励起ビームをマイクロチップ内の試料に集束させるものであって、2つのプローブビームスポットは約5μmの距離を取る平行なものといえるから、前者の「第1プリズムから入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを、所定の分離幅で平行にしつつ前記試料溶液中に絞り込んで出射させる第1レンズ体」に相当する。
後者の「コンデンサレンズ」は、サンプルを通過した一方のプローブビーム及び励起ビームと他方のプローブビームとを、下部DICプリズムで干渉するよう出射するものであって、2つのプローブビームスポットは約5μmの距離を取る平行なものといえるから、前者の「前記試料溶液を通過して入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを交差するように出射させる第2レンズ体」に相当する。
後者の「下部DICプリズム」は、前者の「第2プリズム」に相当し、サンプルを通過し、コンデンサレンズを通過した一方のプローブビーム及び励起ビームと他方のプローブビームとを干渉させるものであるから、前者の「第2プリズム」と、「第2レンズ体から入射した一方のプローブ光と他方のプローブ光を複屈折させるとともに合成干渉させる」との概念で共通する。
後者の「アバランシェフォトダイオード」は、前者の「検出器」に相当し、DICプリズム及び偏光フィルタによって干渉したプローブビームを検出するものであるから、前者の「検出器」と、「第2プリズムから出射した一方のプローブ光と他方のプローブ光の合成干渉波を検出する」との概念で共通する。

したがって、両者は、
「マイクロあるいはナノスケールの微細空間内の試料溶液中の分子を定量するための微分干渉熱レンズ顕微鏡であって、
入射したレーザー光の励起光及びプローブ光を複屈折させ、前記プローブ光を前記励起光と同光路の一方のプローブ光と、他光路の他方のプローブ光とに分離するとともに、所定の光線分離角となるように前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブとを出射させる第1プリズムと、
前記第1プリズムから入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを、所定の分離幅で平行にしつつ前記試料溶液中に絞り込んで出射させる第1レンズ体と、
前記試料溶液を通過して入射した前記一方のプローブ光及び前記励起光と前記他方のプローブ光とを交差するように出射させる第2レンズ体と、
前記第2レンズ体から入射した前記一方のプローブ光と前記他方のプローブ光を複屈折させるとともに合成干渉させる第2プリズムと、
前記第2プリズムから出射した前記一方のプローブ光と前記他方のプローブ光の合成干渉波を検出する検出器とを備えている、微分干渉熱レンズ顕微鏡。」
の点で一致し、以下の点で相違する。

[相違点1]
本願発明の「第1レンズ体」が、「複数のレンズを組み合わせて」なるものであるのに対し、引用発明1は、その点が明らかでない点。

[相違点2]
本願発明の「第2レンズ体」が、「複数のレンズを組み合わせて」なるものであるのに対し、引用発明1は、その点が明らかでない点。

[相違点3]
本願発明の「第2レンズ体」が、試料溶液を通過して入射した一方のプローブ光及び励起光と他方のプローブ光とを「光線分離角と同角の光線交差角で」交差するように出射させるものであって、本願発明が、「微細空間を境に一方の側に設けられた第1プリズムと第1レンズ体と、他方の側に設けられた第2プリズムと第2レンズ体とのプリズム同士、レンズ体同士が同じ光学特性を備え、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を対称にし」ているのに対し、引用発明1は、そのようなものでない点。

[相違点4]
本願発明が、「前記一方のプローブと前記他方のプローブ光の位相差に応じた合成干渉波の強度の値が、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を非対称にした微分干渉熱レンズ顕微鏡を用い分離幅を5.3μmとしたときの合成干渉波の強度に対して1/2以上となるように構成されている」ているのに対し、引用発明1は、2つのプローブビームスポットの距離(シア値)を約5μmとし、合成干渉波の強度は定かでない点。


第5 判断
上記相違点について以下検討する。
1.[相違点1]及び[相違点2]について
上記相違点1に係る本願発明の発明特定事項である「『複数のレンズを組み合わせてな』る『第1レンズ体』」、及び上記相違点2に係る本願発明の発明特定事項である「『複数のレンズを組み合わせてな』る『第2レンズ体』」について、一般に、所望の光学特性を得るために、複数のレンズを組み合わせて設計することは常套手段にすぎず、本願明細書をみても、レンズ体を複数のレンズを組み合わせてなるものとすることについて、単体のレンズからなるレンズ体と比較して、設計的事項の域を超えるほどの格別な技術的意義は認められないから、引用発明1において、上記相違点1に係る本願補正発明の発明特定事項とすること、及び上記相違点2に係る本願補正発明の発明特定事項とすることは、当業者が容易に想到し得るものである。

2.[相違点3]について
引用発明2の「被検物」は、その一方の側には、「第1複屈折光学部材」と「『対物レンズと同一焦点距離を有する』『コンデンサーレンズ』」が設けられ、他方の側には、「第2複屈折光学部材」と「対物レンズ」とが設けられ、微分干渉顕微鏡の被検対象であるから、本願発明の「微細空間」に相当する。
そして、引用発明1と引用発明2とは、微分干渉顕微鏡という技術分野に属する点で共通し、高いコントラストで観察のできる微分干渉顕微鏡を提供するという課題の点で共通するものであるから、引用発明1において、引用発明2を適用することは、当業者が容易に想到し得るものである。
ここで、引用発明1に、引用発明2を適用するに際し、引用発明2の「第1及び第2複屈折光学部材はそれぞれ偏光分離面を有し、前記第1複屈折光学部材の偏光分離面と前記第2複屈折光学部材の偏光分離面とは、前記被検物面に対して面対称に配置され、前記コンデンサーレンズは前記対物レンズと同一なレンズ構成を持ち、前記コンデンサーレンズの各レンズ面と前記対物レンズとの各レンズ面とは、前記被検物面に対して面対称に配置される」を踏まえれば、微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系が対称となるのであるから、引用発明1に、引用発明2を適用することにより、上記相違点3に係る本願発明の発明特定事項である「『第2レンズ体』が、試料溶液を通過して入射した一方のプローブ光及び励起光と他方のプローブ光とを『光線分離角と同角の光線交差角で』交差するように出射させるもの」とすること、及び「微細空間を境に一方の側に設けられた第1プリズムと第1レンズ体と、他方の側に設けられた第2プリズムと第2レンズ体とのプリズム同士、レンズ体同士が同じ光学特性を備え、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を対称に」することは、当業者が容易に想到し得るものである。
そうすると、上記相違点3に係る本願補正発明の発明特定事項とすることは、当業者が容易に想到し得るものである。

3.[相違点4]について
引用発明1の「微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)」は、サンプルを境に対物レンズとコンデンサレンズをそれぞれ設けたものであるから、上記相違点4に係る本願発明の発明特定事項における「微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を非対称にした微分干渉熱レンズ顕微鏡」に相当する。そして、2つのプローブビームスポットの距離(シア量)、すなわち、分離幅を約5μmに設定した引用発明1の「微分干渉コントラスト熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)」における合成干渉波の強度は、上記相違点4に係る本願発明の発明特定事項における「微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を非対称にした微分干渉熱レンズ顕微鏡を用い分離幅を5.3μmとしたとき」に較べて、弱まりはするものの、半減(1/2)するほど弱まるものでないことは、当業者にとって明らかな事項である。
そして、上記2.のとおり、引用発明1において、引用発明2を適用することは、当業者が容易に想到し得るものである。
ここで、引用発明1に、引用発明2を適用するに際し、引用発明2が、「生物等の透明位相物体を高いコントラストのもとで観察することができる高性能な微分干渉顕微鏡を提供すること」(【0012】参照。)を目的として、「『照明側の複屈折光学部材の偏光分離面と観察側の複屈折光学部材の偏光分離面とを被検物面に対して面対称に配置』することにより、『生物等の透明位相物体を従来の透過型の微分干渉顕微鏡に比べて格段に高いコントラストのもとで観察することができる』」(【0016】参照。)、及び「…被検物面を挟んでコンデンサーレンズと対物レンズとが対称な光学系を構成する事で、瞳に関する収差がコンデンサーレンズと対物レンズとでバランス良く相殺され、微分干渉像を格段に良くし得るという利点がある。」(【0019】参照。)という作用を奏するものであることを踏まえれば、引用発明1に、引用発明2を適用することにより、より高いコントラストで観察できるものとなることは明らかであって、微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系が非対称な微分干渉熱レンズ顕微鏡である引用発明1の合成干渉波の強度が弱まるという特段の事情はなく、また、上記技術事項1乃至3に示されているように、微分干渉顕微鏡において、分離した一方のプローブ光と他方のプローブ光との分離幅(シア量)は、対物レンズの分解能や、目的にしたがって、適宜、調節すべきパラメータであることを踏まえれば、引用発明1に、引用発明2を適用することにより、上記相違点4に係る本願発明の発明特定事項である「前記一方のプローブと前記他方のプローブ光の位相差に応じた合成干渉波の強度の値が、前記微細空間を境に一方の側と他方の側の光学系を非対称にした微分干渉熱レンズ顕微鏡を用い分離幅を5.3μmとしたときの合成干渉波の強度に対して1/2以上となるように構成されている」ようにすることは、当業者が容易になし得ることである。
そうすると、上記相違点4に係る本願発明の発明特定事項は、引用発明1、及び上記技術事項1乃至3より、当業者が容易になし得るものである。

そして、本願発明の発明特定事項によって奏される効果も、引用発明1、、引用発明2、及び上記技術事項1乃至3から、当業者が予測しうる範囲内のものである。

よって、本願発明は、引用発明1、引用発明2、及び上記技術事項1乃至3に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものである。


第6 むすび
以上のとおりであるから、本願発明は、引用発明1、、引用発明2、及び上記技術事項1乃至3に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第29条第2項に該当し、特許を受けることができない。


よって、結論のとおり審決する。
 
審理終結日 2018-08-03 
結審通知日 2018-08-07 
審決日 2018-08-30 
出願番号 特願2012-166198(P2012-166198)
審決分類 P 1 8・ 121- Z (G02B)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 堀井 康司  
特許庁審判長 尾崎 淳史
特許庁審判官 後藤 昌夫
藤本 義仁
発明の名称 微分干渉熱レンズ顕微鏡  
代理人 大槻 真紀子  
代理人 志賀 正武  
代理人 村山 靖彦  
代理人 大浪 一徳  
代理人 佐伯 義文  
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