マイクロスコープ

近年、技術の進化に伴い、多くの企業や研究機関が高精度な観察ツールを求めています。なかでも、マイクロスコープはその便利さと精度で注目されており、小型で手軽に持ち運び可能なものから、高機能な製品まで、さまざまな種類が市場に出回っています。

しかし、顕微鏡とひと口に言っても、そのスペックや価格、そして用途は多岐にわたります。正しい選定を行わなければ、コストの無駄遣いにつながるだけでなく、目的に合わない機器選びが研究や品質管理の妨げになることも。

そこで、この記事ではマイクロスコープとは何か、おすすめのデジタル顕微鏡の選び方、各種顕微鏡の特徴、そして自社のニーズに最適な顕微鏡を選定するためのポイントを、具体的なメーカー情報と共に詳しく解説していきます。

マイクロスコープとは？　 4つの種類を解説

マイクロスコープとは、人間の目では確認できない微細な特徴を観察するための装置です。（出典：スリーアールソリューション）

マイクロスコープには、以下の4つの種類があります。

それぞれ拡大機能、解像度、そしてコントラストという基本的な特徴を持ちながらも、それぞれ異なる用途と特性を持っています。

光学顕微鏡

光学顕微鏡とは、材料や細胞の二次元形状を、主に“直接観察する”ために用いられる機器です。（出典：公益社団法人高分子学会）

光学顕微鏡には、以下の3つの種類があります。

単眼顕微鏡

単眼顕微鏡は、ひとつの接眼レンズを持つ光学顕微鏡の一種で、主に学校教育や趣味の分野、簡易な研究で使用されます。

複雑さを排した構造が特徴で、初心者や学生が使いこなすには理想的な設計です。そのコスト効率の良さから、教育機関や予算に制限のある研究所で使用されることが多いです。

単眼顕微鏡は以下のような場面で使用されることが多いです。

単眼顕微鏡は、高度な機能や高解像度の画像を必要としない基本的な観察に適しており、教育と研究の両面でコスト効率とシンプルな操作性を実現しています。

双眼顕微鏡

双眼顕微鏡とは、ふたつの接眼レンズを持ち、立体視が可能な顕微鏡です。

最大の特徴は立体視能力で、サンプルの3D構造を直感的な理解を可能にします。

さらに、長時間の使用でも使用者の疲労を軽減しながら広い視野を提供するため、教育現場や研究所での微細作業に適しています。

特に以下の場面や分野で使用されることが多いです。

双眼顕微鏡は長時間使用の負担が少なく、その快適性と広い視野は、長時間の観察作業を行うすべての人々の疲労を軽減してくれます。

位相差顕微鏡

位相差顕微鏡は、透明な標本や細胞内の微細構造を観察するために特化した光学顕微鏡の一種です。

位相差顕微鏡の特徴はその非侵襲的な観察手法と鮮明なコントラスト表現と、生きた細胞の動的なプロセスをリアルタイムで捉えられることです。

生きた細胞や微細構造の詳細を染色することなく視覚化できるため、透明または低コントラストのサンプルでも、細胞内の微細な構造を明瞭に捉えることが可能です。

さらに、位相差顕微鏡は生きた細胞の動的なプロセスをリアルタイムで捉えることができます。細胞分裂や移動、内部物質の輸送など、生命活動の微妙な変化を時間とともに追跡することが得意です。

非侵襲的でありながら細胞ごとのコントラストを際立たせるこの顕微鏡技術は、以下の分野で活用されることが多いです。

位相差顕微鏡は、その独自の光学技術で微生物から細胞の内部構造、さらには組織の微細な構造まで、見えない世界を可視化することで、科学の進歩に不可欠な役割を果たし続けています。

電子顕微鏡

電子顕微鏡とは、光の代わりに電子線を試料に当てて、像を拡大して観察するための機器です。

このタイプのマイクロスコープには以下の2種類があります。

蛍光顕微鏡

蛍光顕微鏡とは、生体または非生体試料からの蛍光・燐光現象を観察することによって、対象を観察する顕微鏡です。（出典：Wikipedia）

最大の強みはわかりやすく精密な観察が可能なこと。特定の分子や細胞構造をターゲットにした蛍光マーカーが使用されるため、観察対象の視認が容易です。

さらに、複数の蛍光マーカーを組み合わせることで、同一視野内で異なるターゲットを識別し、多彩な色でイメージングが可能です。

蛍光顕微鏡は、生きた細胞内のプロセスをリアルタイムで追跡し、生命活動の微妙なプロセスを時間と空間に沿って捉えることが得意です。

細胞間通信や時空間的ダイナミクスの観察を通じて、細胞シグナリングや細胞間相互作用の複雑な経路を視覚的に理解できます。

蛍光顕微鏡の応用範囲は広く、以下の分野と用途で使用されます。

特に、新薬の開発における細胞内動態のモニタリングや、病気のメカニズム解明においてその価値は計り知れません。

共焦点顕微鏡

共焦点顕微鏡とは、特定の焦点面のみを鮮明に映し出し、そのほかの面をぼかすことで、非常に高い解像度とコントラストの3次元画像を生成することができる顕微鏡です。

共焦点顕微鏡の最大の魅力は、その精密性と観察のわかりやすさにあります。

特定の分子や細胞構造をターゲットに焦点を当ててそのほかをぼかすことで、研究者は観察対象を明確に識別できます。

これにより、細胞内での複雑なプロセスを多角的に解析することが可能になります。

また、共焦点顕微鏡は生きた細胞内で起こる微細なプロセスを追跡することも可能です。

細胞間通信や時空間的ダイナミクスの観察を通じて、細胞シグナリングや細胞間相互作用の複雑な経路を時間とともに視覚的に捉えられます。

また、3D構造の可視化も得意で、組織や細胞集団の3次元構造を明確に示すことが可能です。

共焦点顕微鏡の応用範囲は非常に広く、以下に挙げられる用途を始め、生命科学全般にわたるさまざまな研究分野で使用されています。

走査型プローブ顕微鏡

走査型プローブ顕微鏡は、微小な針（探針：プローブ）で試料をなぞって、その形状や性質を観察できる顕微鏡です。（出典：一般社団法人日本分析機器工業会）

走査型プローブ顕微鏡には以下の2種類があります。

原子間力顕微鏡 (AFM)

原子間力顕微鏡（AFM）は、科学と工学の最前線に立ち、原子レベルの解像度で物質の表面を探る革命的な技術です。

この走査型プローブ顕微鏡は、物質の最小単位である原子とその間の力を捉えることで、ナノスケールのトポグラフィを描き出します。

原子間力顕微鏡はほかの顕微鏡技術と比較して、以下の強みを持っています。

原子間力顕微鏡が使用される用途は以下の通りです。

走査型トンネル顕微鏡 (STM)

走査型トンネル顕微鏡（STM）は、最先端の量子トンネル効果を駆使して、物質の表面を原子のスケールで探る、革新的な走査型プローブ顕微鏡です。その精度は、ほかの顕微鏡技術を遥かに超える原子レベルの分解能にあります。

走査型トンネル顕微鏡の特徴は、個々の原子を識別できるレベルで解像度が高いことです。特に以下のような電導性がある素材や半導体の素材やサンプルの観察に強みを持っています。

このマイクロスコープは以下のように物理学、化学、材料科学、半導体産業、表面科学など、多岐にわたる分野でその能力を発揮します。

デジタル顕微鏡

デジタル顕微鏡とは、接眼レンズの代わりにデジタルカメラを使う顕微鏡のことです。（出典：Evident HP）

デジタル顕微鏡には以下の4種類があります。

USB顕微鏡

USB顕微鏡は、最新の光学およびデジタル技術を組み合わせた顕微鏡で、リアルタイムの画像をデジタルデバイスに直接出力することが可能です。

コンパクトなサイズと簡単なPC接続機能で、教育現場から研究所、趣味の世界まで、幅広いアプリケーションに革命をもたらしています。

USB顕微鏡は以下のような場面で活用されています。

カメラ付属型顕微鏡

カメラ付属型顕微鏡は、同期されたカメラとソフトウェアにより、リアルタイムでの画像共有と分析ができるマイクロスコープです。

この直感的な操作性は、ユーザーにとって、複雑な設定なしで撮影や録画を簡単に行える利点を提供します。

カメラ付属型顕微鏡は、ズームやフォーカスが容易で、様々なサンプルに対応する柔軟性を持っています。そのため、学校でのデモンストレーションツールとしても、新素材や化合物の微細構造分析にも適しており、多方面での活躍が期待されています。

カメラ付属型デジタル顕微鏡は以下のような場面で活躍します。

モニター（ビデオ）付き顕微鏡

モニター付き顕微鏡は、リアルタイムでの視覚的探求を可能にする革新的なデジタル顕微鏡です。

その直感的なビジュアル体験は、教育から専門的な研究、産業応用に至るまで、幅広い分野でのコラボレーションと学習を促進します。

顕微鏡にモニターがついていることで、複数人数で快適かつ詳細な対象分析が可能です。

ソフトウェアを通じての高度な画像分析機能により、細部にわたる観察が行える上、ユーザーの体への負担が軽く、同じ姿勢を維持することによる疲れが軽減されます。

また、観察データは容易にデジタル化されるため、後の分析やプレゼンテーションにもすぐに活用できます。

モニター付き顕微鏡は以下のような用途で使用されることが多いです。

小型顕微鏡（ハンディ型）

現代の探究心旺盛な科学者やフィールドエンジニアにとって、小型顕微鏡は、現場での素早い観察と分析を可能にする革新的なツールです。

このコンパクトながらもパワフルなデバイスは、携帯性と利便性を融合させ、即時分析とデータ共有を実現します。

小型顕微鏡のメリットは、とにかく軽量で持ち運びに便利なことです。小型顕微鏡は、あらゆる現場での使用を想定して設計されていて、実験室だけでなく、外出先での研究や教育に最適です。

難しい準備は一切なく、タッチスクリーンやシンプルなボタン操作により、瞬時に高品質な画像をキャプチャ可能です。

最新の無線接続技術とUSB機能を搭載し、撮影した画像やデータをリアルタイムで共有できるため、データの共有や分析も即座にできます。

その機動力の高さから、小型顕微鏡は以下を含む多様な用途に活用されています。

現場での即時分析を必要とするプロフェッショナルにとって、この小型顕微鏡は、探究と発見の新たな可能性を拓きます。

ここまで、マイクロスコープの種類について解説してきました。次のセクションでは、マイクロスコープの用途についてより深掘りしていきます。

マイクロスコープが、具体的にどのような場面で活躍しているのか知りたい方は、このまま読み進めてください。

7つの用途例|マイクロスコープが活躍する場面

マイクロスコープが使われる代表的な場面や業界として以下のものが挙げられます。

医療業界

医療技術の精緻な世界では、マイクロスコープは、病理診断から感染症の特定まで、正確性を極限まで追求するために不可欠です。

医療業界の中でも、特に以下の場面で顕微鏡は活躍しています。

マイクロスコープは、医療診断の正確性を高め、医療の質を向上させるために幅広く利用され、患者の予後を改善し、医療技術の進歩に大きく貢献しています。

生物学

生物学は、生命を構成する微細な機構を理解することから始まるため、マイクロスコープはこの分野で必要不可欠なものです。

特に、以下のような形でマイクロスコープは生物学の分野で活用されています。

マイクロスコープを通じた発見は、新しい薬の開発、疾病メカニズムの解明、遺伝子工学の進歩に貢献し、教育とトレーニングにおいては、次世代の科学者の育成に不可欠です。

金属加工業界

金属加工業界では以下のような場面や用途で使用されることが多いです。

化学業界

マイクロスコープは、化学業界では以下のような用途や目的で使用されています。

半導体産業

マイクロスコープは、半導体産業では以下のような目的や用途で使用されています。

環境科学

環境科学において、マイクロスコープは微粒子や汚染物質の詳細な分析をはじめ、以下のような用途や目的で使用されています。

品質管理

製造業関連の業界では、品質管理をする上でマイクロスコープが幅広く使われています。特に以下の用途で活躍することが多いです。

ジュエリー業界

ジュエリー業界において、一つ一つの宝石や貴金属製品は、その独特な輝きと精巧な加工によって価値が決まります。

以下に、マイクロスコープが使用される理由とその用途、さらにはその成果について解説します。

ここまで、マイクロスコープが具体的にどのような業界や場面で使用されるのかを解説しました。

次のセクションからは、貴社に最適なマイクロスコープを選ぶ方法を解説します。

7つの比較基準｜マイクロスコープの選び方

貴社の用途やビジネスに最適なマイクロスコープを選ぶには、以下のステップ・ポイントを踏まえてマイクロスコープを比較検討する必要があります。

用途

目的に合わせた正確な機器選定は、科学的発見から産業アプリケーションまで、幅広い分野での成功を左右します。

特に、サンプルの種類を特定しておくことで、マイクロスコープの選定が楽になります。

サンプルの種類には、以下のものが挙げられます。

この5つを観察する上でそれぞれ適しているマイクロスコープの種類は、以下のように振り分けられます。

必要な拡大率

観察したいサンプルのサイズに対して、適正な拡大率を持つマイクロスコープを選ぶことも重要です。

まず、拡大率は接眼レンズと対物レンズの倍率の組み合わせによって決まります。これは、3Dスキャンにおける解像度設定に似ており、最終的な観察結果の精度を左右します。

例えば、10倍の接眼レンズと40倍の対物レンズを組み合わせることで得られる拡大率は400倍です。

拡大率に応じた用途と業界の相性、具体的な用途例は以下の通りです。

ライブイメージング

ライブイメージングは、試料を傷つけることなく、動いている生物学的プロセスや、時間と共に変化する化学的プロセスを連続的に観察できる能力を指します。例えば、細胞分裂、化学反応、材料の疲労試験などをリアルタイムで観察する場合に使用されます。

そのフレームレート（1秒間に取得する画像の枚数）と解像度で定義されます。

高いフレームレートで撮影できるマイクロスコープは、高速で進行するプロセスを捉えるのに適しています。解像度は、詳細をどの程度鮮明に観察できるかを決定します。

ライブイメージングが特に必要とされる業界や用途は以下の通りです。

逆に、以下の業界では、そもそもサンプルに動きが無かったり変化がゆっくりであるため、ライブイメージングを活用する必要性は低いです。

用途にあわせて、ライブイメージング機能の有無を決めることがおすすめです。

作動距離

作動距離はサンプルとレンズの間の距離のことです。この距離が適切でなければ、サンプルの操作が困難になったり、必要な機器が収まらなかったりすることがあります。

作動距離はメーカーによって提供されるスペックシートで示されているほか、特定の拡大率や解像度を得るために必要な距離の計算が可能です。作動距離は、対物レンズの焦点距離と深く関連しており、焦点距離が長いレンズは通常、より長い作動距離を有します。

各種類のサンプルに対して必要な作動距離例は以下の通りです。

サンプルのサイズ

サンプルのサイズとは、顕微鏡で観察する対象物の物理的な大きさです。これは長さ、幅、高さの次元を含むことができ、また、観察が必要な最小の特徴や構造のサイズも含まれます。

サンプルのサイズに対応したマイクロスコープを選定しないと、必要な拡大率が得られなかったりサンプルの観察が十分にできず目的を果たせないケースがあるので、注意が必要です。

各サイズのサンプルとそれに適したマイクロスコープの種類は以下の通りです。

コスト

コストの全体像を把握することは、研究や品質検査などの長期的な計画において、経済的な運用を実現するために不可欠です。導入価格だけでなく、運用価格を含めた総コストを評価することで、長期にわたる予算計画を立てることが可能になります。

まず、マイクロスコープを導入する際の価格帯は以下の3つに分けられます。

次に、マイクロスコープで交換が必要とされる消耗品として以下のものが挙げられます。

年間のメンテナンスや消耗品の交換費用が、顕微鏡のグレードに応じて異なります。

低価格帯のものであれば基本的なクリーニングで個人でメンテナンスが可能なものが多く、数万円、数十万円というコストがかかることはありません。

逆に、高価格帯、もしくはそれ以上の金額のマイクロスコープの場合は、1~3ヶ月に一度のメンテナンスが必要になることがあります。

その際の費用はメーカーによって異なりますが、30万円~70万円のレンジであることが多いです。

今回紹介している用途・業界では、主に以下の価格帯のマイクロスコープがよく使われています。

耐久性とメンテナンス

耐久性は、顕微鏡がどの程度の期間、定期的なメンテナンスなしで機能を保ち続けるか、という指標で測定されます。

この能力は、材質の質や製造過程、使用される頻度によって変動します。メンテナンス性が低いということは、メンテナンスが必要な頻度が低く、求められる専門性も低いため、必要に応じて各人によるメンテナンス実施が可能です。

逆に、メンテナンス性が高いと求められる頻度が高かったり、必要な専門性が高いことを指します。

楽にマイクロスコープを使用するのであれば、メンテナンス頻度が低く、求められる専門性が低いに越したことはありません。

とはいえ、目的に応じて最低限必要なメンテナンスはあるので、目的を達成できるマイクロスコープで必要なメンテナンスが最低限のものを選ぶことがおすすめです。

紹介している業界・用途では、それぞれ以下のメンテナンス頻度が基準であると考えるとよいでしょう。

各用途に対して、最小限かつ適切な頻度でメンテナンスを実施する必要があります。

ここまで、マイクロスコープを選ぶ上で比較すべき7つのポイントを紹介しました。

次のセクションでは、実際にマイクロスコープを製造しているメーカーを比較します。貴社に最適なマイクロスコープをお探しの方は、次のセクションにも読み進めてください。

マイクロスコープを製造するおすすめメーカー6選

マイクロスコープには様々な種類があります。各種類に強みを持つメーカーを確認し、貴社の目的に最大限沿うメーカーからマイクロスコープを購入することがおすすめです。

オリンパス / Olympus

1919年の設立以来、オリンパスはその精密機器と革新的な光学製品で世界をリードしてきました。

オリンパスのマイクロスコープ製造は、1920年代に始まりました。この時代から彼らは、光学機器の分野でその名を確立し、技術革新の歴史を紡いできました。

同社は多岐にわたる製品を提供しており、教育から高度な研究までをサポートしています。

先進的な顕微鏡技術、例えばAFMやSTMなどは、オリンパスが直接製造していない場合もありますが、これらの技術を研究や産業の最前線で応用し、科学の限界を拡げています。

品質管理システムの点では、ISO9001などの国際規格に準じた厳格な品質管理体系を設けており、一貫した品質の製品を提供中です。

オリンパス製品の保証期間は通常1年間ですが、製品によって変動があるため、製品に応じた詳しい保証内容を確認することが推奨されます。

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Leica Microsystems / ライカマイクロシステムズ

ライカマイクロシステムズは、1849年に設立された長い歴史を持つドイツ企業で、日本にも法人を構えています。

ライカの顕微鏡は、基礎研究から応用科学まで、あらゆるレベルで科学の発展をサポートしています。

同社はISO 9001を含む複数の国際的な品質管理システム認証を取得していることから、ライカの顕微鏡が最高水準の品質基準に従って製造されていることがわかります。

製品によって異なる保証期間が設けられていますが、ライカは通常1年間の保証を提供しており、製造上の欠陥に対応可能です。

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ニコン / NIKON

ニコンは、1920年代に医療用顕微鏡の製造を開始し、精密機器分野でのリーダーとしての評判を築き上げました。

同社の製品ポートフォリオは、基本的な研究から高度な科学的探求まで、幅広い用途を満たすために設計されています。

AFMやSTMなどの先端顕微鏡技術への応用も、オリンパスの研究開発の中で検討されており、新しい発見の可能性を広げています。

ISO9001などの国際規格に準拠した品質管理体系を有するニコンは、一貫した品質提供が可能です。

ニコン製品には、製造上の欠陥に対する1年間の保証が付いています。これにより、顧客は高品質な製品を信頼して使用することができますが、保証の詳細は製品ごとに異なるため、購入時の確認が不可欠です。

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キーエンス / Keyence

キーエンスは1974年の創業以来、産業用計測機器の分野で世界をリードする日本企業として、その名を馳せています。

同社は、ISO9001などの国際規格に準じた厳格な品質管理システムを実施しており、彼らの製品は高品質な製造プロセスを経ており、業界の信頼を得ています。

製品の保証期間は通常1年であり、製品によってはそれ以上の延長も可能です。

保証内容には製造上の欠陥が含まれ、通常の使用条件下での故障を保証対象としています。これにより、キーエンスの製品は長期にわたる信頼性を獲得してします。

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ホーザン / HOZAN

ホーザンは、精密工具の分野で広く認識されている日本の老舗メーカーであり、1946年の創業以来、革新的な産業用マイクロスコープをはじめ、測定器や組立機器を提供し続けています。

同社は特にデジタルマイクロスコープに強みがあり、教育から産業現場まで多岐にわたるニーズに応える製品群を展開しています。

ホーザンが提供するこれらのマイクロスコープは、金属、プラスチック、セラミック、木材、そして考古学的な石や骨といったあらゆる素材のリバースエンジニアリングにおいて、正確な3Dモデリングと分析に不可欠です。

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サンコー / Thanko

サンコーは、ユニークな電子製品の開発で知られる日本の企業です。彼らはUSBガジェットやモバイルアクセサリー、さらには独創的な家電製品で市場をリードしており、マイクロスコープ事業でも例外ではありません。

同社は2003年にデジタル顕微鏡市場に参入し、Dino-Lite および Dino-Lite Proというふたつのブランドを展開してきました。彼らのデジタル顕微鏡は、産業界での品質検査から教育用途、そして趣味の世界まで、多岐にわたるニーズに応えています。

サンコーの製品はISO9001の品質管理システムの認証を受けています。また、製品には1年間の保証が付いており、故障や不具合が発生した場合には、修理または交換が可能です。

同社のマイクロスコープはディテールに富んだデータの取得と分析を大切にし、その結果を製品の設計と改良に活かしています。

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