CN102959452B - 机械手系统及微小操作对象物的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手系统及微小操作对象物的操作方法，能够自动地执行与卵子等微小操作对象物相关的、以往需要熟练操作的各种作业。机械手系统具备：观察微小的操作对象物的显微镜；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴的三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制部；经由所述控制部驱动所述机械手及所述试样载物台的操作部，在所述机械手上安装有操作工具，所述控制部存储所述操作工具对于就所述操作对象物而设定的多个区域的各位置信息，基于所述存储的位置信息自动地进行基于所述试样载物台及／或所述机械手进行的所述操作工具在所述区域之间的相对移动。

Description

机械手系统及微小操作对象物的操作方法

技术领域

本发明涉及操作细胞等微小的对象物的机械手系统及微小操作对象物的操作方法。

背景技术

在生物技术领域中，公知有以在显微镜观察下向卵子或细胞注入（注射）精子或DNA溶液等方式对卵子等微小的对象物进行细微的操作的微操作系统（例如，参照专利文献1）。在显微镜的视野内，通过使用微机械手操作微小针（毛细管），对受验体进行转基因操作或显微受精操作等细微操作。

在非专利文献1中记载有对受精卵子原核直接注入微量DNA的微注射法，注射操作前的卵子进入滴剂的上方，注射操作后的卵子移到滴剂的下方，与未处理卵子区别操作。在非专利文献2中记载有具有在卵细胞的周围配置4个电极，施加相位错开的电压，产生旋转电场，使卵子旋转的卵细胞旋转机构的微操作系统。在非专利文献3中详细地说明了细胞质内精子注入（ICSI）的顺序。

在生物技术领域中，公知有以在显微镜观察下向卵细胞注入核或精子等方式对细胞等微小的对象物进行操作的机械手（例如，参照下述专利文献2）。如图41所示，专利文献2中公开的微机械手1000具有：支架块1300、移动工作台1400、压电元件1500、移动载物台1600、步进电动机1700。吸移管1100安装于吸移管支架1200上，在吸移管1100的前端连接有向卵子等细胞注入核或精子的玻璃制的注射毛细管1110。

支架块1300安装于移动工作台1400上，移动工作台1400能够沿着设于移动载物台1600的导轨1900直线移动。在移动载物台1600上安装步进电动机1700，步进电动机1700的驱动力经由未图示的螺纹机构等向移动工作台1400传递。由此，移动工作台1400沿着导轨1900直线移动，使支架块1300移动，经由支架块1300及吸移管支架1200使吸移管1100、毛细管1110直线移动到希望位置。压电元件1500由因施加电压而产生变形的压电元件构成，其直接安装于支架块1300上。若对压电元件1500施加脉冲电压，则经由支架块1300使注射毛细管1110进行微小振动。

参照图42对微机械手1000进行的注射毛细管1110的动作进行说明。利用移动工作台1400使注射毛细管1110向方向AA移动，利用压电元件1500使注射毛细管1110进行微小振动。由此，如图42所示，在覆盖细胞3000的细胞质3100的细胞膜3200及细胞膜3200的周围，在保护细胞3000的透明带3300上形成穿孔3400。接着，利用移动工作台1400使注射毛细管1110通过穿孔3400并进入细胞3000内，从注射毛细管1110向细胞3000内注入核或精子。在注入后，通过使移动工作台1400向与方向AA相反的方向A′移动，将注射毛细管1110从细胞3000拔出。另外，在进行上述动作时，利用保持毛细管2100保持细胞3000。

上述的注射毛细管1110进行的穿孔动作通过驱动压电元件1500而进行，从细胞3000拔出注射毛细管1110的动作通过驱动机械手1000而进行。

另外，在对上述那样的细胞等微小的对象物使用进行细微操作的机械手时，收录显微镜图像并在个人电脑（PC）等的显示器上显示，观察显示器上的显微镜图像并进行操作。或者，操作者由显微镜的目镜观察对象试样并进行操作。

另外，专利文献3公开在显微镜下，操作者可利用刻度盘通过油压等液压微动地远程操作玻璃电极等微型工具的液压远程操作型微机械手装置。另外，专利文献4公开细胞操作用途的操作系统，即操作者看着显微镜目镜并操作操纵杆的系统。

专利文献1：（日本）特开2005－258413号公报

专利文献2：（日本）特开2004－325836号公报

专利文献3：（日本）专利3341151号公报

专利文献4：国际公开公报WO2004／015055A1

非专利文献1：“修订第四版新基因工程学手册”（「改訂第4版新遺伝子工学ハンドブツク」）羊土社248～253页

非专利文献2：“微操作系统”（「マイクロマニピユレ一シヨンシステム」）医学、科学、文摘2002年28卷4号35～37页

非专利文献3：“小鼠胚胎的操作手册＜第三版＞”（「マウス胚の操作マニユアル<第三版>」）近代出版549～559页

变更在上述的PC显示器上显示的显微镜图像的显示倍率或显微镜倍率时，必须变更显示器上的显示设定，或改变显微镜的物镜的倍率。因此，每次在需要变更倍率时，需要用于倍率变更的操作，阻碍机械手进行的迅速的操作处理。

另外，如专利文献3所示，在操作具有由液压或气压驱动的促动器的机械手的情况下，由软管将机械手和操作的接口连接来传递压力，但传递压力的软管变长时，可能对动作带来不良影响，因此，难以远程操作。另外，在远距离分离的情况下，不可能远程操作。另外，在需要在洁净操作台内设置机械手的情况下，不能远程操作机械手，因此，必须使操作者的上肢进入洁净操作台内进行操作，对操作者的负担大。另外，现有的大多机械手在显微镜设置部位设置操纵杆等，操作者观察目镜并进行操作，但在这样的操作中，由于在不目视操纵杆的操作的状态下进行操作，因此，在使用时需要熟练的技术，另外，操作操纵杆时的向显微镜传递的振动也进行操作的方面成为问题。

在显微镜的视野内，在利用毛细管进行转基因操作或显微受精操作等细微操作的情况下，在操作对象物（卵子或细胞等）的前后，将毛细管向规定位置设定的操作需要熟习机械手的基本操作的熟练技术。

非专利文献1的微注射法是为了在进行注射作业的培养基中不使操作后的卵子和未操作的卵子在滴剂中混合的方式使操作后的卵子向滴剂的下方移动，然后，从上方取来未操作卵子的方法，但根据该方法，具有熟习机械手本身的基本操作的必要性，当不熟习的操作者进行操作时，具有操作效率降低的问题。

非专利文献2的卵细胞旋转机构新设有电极功能，在操作的卵子周边产生电场，使卵子旋转，根据其结果，不会阻碍受精能力、发育能力，但在使用中需要新导入设备。

发明内容

本发明是鉴于上述那样的现有技术的问题而设立的，其第一目的在于提供一种能够自动地执行与卵子等微小操作对象物相关的、以往需要熟练操作的各种作业的机械手系统及微小操作对象物的操作方法。

如上所述从卵子等细胞拔出注射毛细管的动作是人为操作，需要迅速地向注射方向的反方向进行，这样快速的动作依赖于操作者的技能，因此，具有在从细胞拔出注射毛细管的动作中易于产生人为误差的问题。另外，在注射毛细管进行的穿孔和注射的各动作中也存在同样的问题。

本发明是鉴于上述那样的现有技术的问题而设立的，其第二目的在于提供一种在由毛细管对细胞等微小对象物进行注射操作时，能够可靠地高精度地反复进行用于所述操作的动作的机械手系统及微小操作对象物的操作方法。

本发明的机械手系统的基本构成具备：观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴的三个方向电动驱动的一对机械手；控制所述机械手的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手的操作装置。

即，为了实现上述第一目的，本发明第一方面的机械手系统具备：观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手及所述试样载物台的操作装置，在所述机械手上安装有操作工具，所述控制装置存储所述操作工具对于就所述操作对象物而设定的多个区域的各位置信息，基于所述存储的位置信息自动地进行基于所述试样载物台及／或所述机械手进行的所述操作工具在所述区域间的相对移动的至少一个。

根据该机械手系统，基于存储的位置信息自动地进行操作工具在区域间（例如，培养皿上的培养基之间或滴剂之间）的相对移动的至少一个，因此，能够节省移动后调节操作工具位置等的时间，并且，总是能够在相同的位置操作操作工具。，能够自动地执行与卵子等微小的操作对象物有关的、以往需要熟练技能的作业。

在所述机械手系统中，优选的是，在所述操作工具进行所述相对移动时，所述试样载物台进行在所述区域间的相对移动，并且，所述机械手进行所述操作工具的退避移动。

另外，优选通过对所述操作装置的操作执行所述位置信息的存储。由此，在作业中能够简单地进行存储动作。

本发明第二方面的微小操作对象物的操作方法，上述的机械手系统，使安装于机械手的操作工具在关于微小操作对象物而设置的多个培养基之间自动地移动，在所述移动后的培养基中操作所述操作工具后，自动地返回到原培养基。

根据该操作方法，从某个培养基自动地移动到其它培养基，在该培养基的操作后，自动地返回到原培养基，因此，无需调节操作工具位置等的时间，总是能够在相同的位置操作操作工具。

本发明第三方面的机械手系统具备：观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；控制所述机械手的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手的操作装置，为了由所述操作工具进行后操作，所述控制装置存储利用安装于所述机械手的操作工具对所述微小的操作对象物进行第一操作时的所述操作工具的位置信息。

根据该机械手系统，由于存储第一操作中操作工具对微小的操作对象物的位置信息，故而为了其他的操作而使工具移动后，也能够自动地返回到第一操作时的位置，能够容易地执行之后的操作。能够自动地执行与卵子等微小的操作对象物有关的、以往需要熟练技能的作业。

在上述机械手系统中，优选所述控制装置以自动地进行所述操作工具用于第二操作的移动及所述移动后的所述显微镜装置的对焦的方式进行控制。

另外，优选所述控制装置以在所述第二操作之后，基于所述存储的位置信息使所述操作工具返回到所述第一操作位置且自动地进行所述显微镜装置的对焦的方式进行控制。

本发明第四方面的微小操作对象物的操作方法，使用上述的机械手系统，利用安装于机械手的操作工具的前端对微小的操作对象物即卵子进行透明带穿孔，之后，所述操作工具移动而进行精子的取样操作后自动地返回所述透明带穿孔的位置，进行精子的注射操作。

根据该微小操作对象物的操作方法，存储相对于卵子的透明带穿孔位置，在之后的精子取样操作后，自动地返回到存储的透明带穿孔的位置，因此，能够容易地进行精子的注射操作。

本发明第五方面的机械手系统，具备：观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；控制所述机械手的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手的操作装置，在安装于所述机械手的操作工具前端配置有电极装置，该电极装置用于对所述微小的操作对象物进行穿孔操作。

根据该机械手系统，能够利用在操作工具的前端配置的电极装置进行对微小的操作对象物的穿孔操作，能够低损伤地进行微小的穿孔。

根据上述机械手系统，优选在所述操作工具的前端并列配置作为所述电极装置的细微电极和注射毛细管。在细微电极进行的穿孔操作后，仅平行移动操作工具就能够利用注射毛细管进行操作。

本发明第六方面的微小操作对象物的操作方法，使用上述的机械手系统，对作为微小的操作对象物的卵子在利用在安装于机械手的操作工具的前端配置的细微电极进行透明带穿孔后，利用与所述所述细微电极并列配置的注射毛细管进行精子的注射操作。

根据该微小操作对象物的操作方法，通过在利用配置于操作工具的前端的细微电极对卵子进行透明带穿孔后，利用并列配置于细微电极的注射毛细管进行精子的注射操作，能够由低损伤形成的微小的穿孔简单且可靠地进行注射操作。

本发明第七方面的机械手系统，具备：观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手及所述试样载物台的操作装置，所述控制装置以自动地进行安装于所述机械手的操作工具的前端向用于进行毛细管更换的更换位置的移动和所述毛细管向显微镜视野下的移动的方式，控制所述机械手及所述试样载物台的驱动。

根据该机械手系统，自动地进行向用于毛细管更换的更换位置的移动和毛细管向显微镜视野下的返回移动，因此，在向更换位置移动后，能够将再现性良好地使毛细管返回至显微镜视野下。

在上述机械手系统中，为了进行所述顺序操作，优选在所述显微镜装置附近配置开关操作部，其操作性提高。

在上述各机械手系统中，为了实现上述第二目的，所述机械手具有纳米定位的构造，通过进行所述操作工具前端的毛细管的微动动作，能够对微小对象物进行注射，作为所述操作装置，具备由操作者操作的、对所述控制装置指示所述毛细管的动作的操作部，所述操作部具有通过扭转所述操作部的至少一部分而执行的扭转操作部，通过扭转所述扭转操作部，进行基于所述毛细管进行的注射操作的至少一部分动作。

根据该机械手系统，在指示毛细管的动作的操作部设置扭转操作部，毛细管的注射操作的至少一部分动作通过扭转扭转操作部进行，因此，能够抑制人为误差的发生，可靠地高精度地反复进行用于对细胞或卵子等微小对象物的注射的动作。

在上述机械手系统中，在所述毛细管进行的注射操作中，包含对所述微小对象物的穿孔动作、向所述微小对象物内的注射动作以及从所述微小对象物拔出所述毛细管的动作。例如，通过扭转扭转操作部，向微小对象物进行注射，由此，能够利用一个操作部驱动针管并驱动机械手，注射操作变得更容易。

另外，优选具备至少一个所述扭转操作部，通过分别操作与所述扭转操作部不同的操作部，进行向所述微小对象物内的注射动作。另外，通过并列配置至少两个所述操作部，提高操作性。

另外，在上述各机械手系统中，为了实现上述第二目的，具有纳米定位的构造，通过进行所述操作工具前端的毛细管的微动动作，能够对微小对象物进行注射，作为所述操作装置，具备由操作者操作的、对所述控制装置指示所述毛细管的动作的操作部，所述操作部具有通过扭转所述操作部的至少一部分而执行的扭转操作部，通过扭转所述扭转操作部，对所述微小对象物内进行注射动作。

根据该机械手系统，在指示毛细管的动作的操作部设置扭转操作部，毛细管的注射操作时的针管的动作通过扭转扭转操作部进行，因此，能够利用一个操作部操作针管、机械手，能够容易地、可靠地、高精度地反复进行用于对细胞或卵子等微小对象物的注射的动作。

在上述各机械手中，优选所述扭转操作部配置在所述操作部附近。能够操作操作部并简单地扭转扭转操作部，操作性提高。

另外，所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

另外，所述操作部能够由所谓的指示器和扭转操作部构成，能够利用该指示器的操作指示毛细管的动作。

本发明第八方面的微小操作对象物的操作方法使用上述的具有扭转操作部的机械手系统进行注射操作。

根据该微小操作对象物的操作方法，能够通过毛细管可靠地进行注射操作，此时的注射操作进行的动作的一部分通过扭转扭转操作部进行，因此，能够抑制人为误差的发生，可靠地高精度地反复进行用于对微小对象物的注射的动作。

另外，上述机械手系统还能够具备：可观察所述各毛细管的前端和所述微小对象物的显微镜；由基于来自所述显微镜的图像信号显示显微镜图像的CRT及液晶面板等构成的显示部（显示器），在所述显示部显示所述操作部的一部分，在所述显示部的画面上操作鼠标等指示器，执行按钮操作等。

根据本发明，能够提供可自动地执行关于卵子等微小的操作对象物的、以往需要熟练技能的各种作业的机械手系统及微小操作对象物的操作方法。

另外，能够提供在由毛细管对细胞等微小对象物进行注射操作时，能够可靠地高精度地反复进行用于所述操作的动作的机械手系统及微小操作对象物的操作方法。

附图说明

图1是概略性地表示第一实施方式的机械手系统的构成的图；

图2是能够在图1的机械手系统中使用的压电促动器的正面图；

图3是沿着图2的A－A线的剖面图；

图4是图2的压电促动器的立体图；

图5是表示将图1的机械手向显微镜作业部位导入前的状态的立体图；

图6是表示将图1的机械手向显微镜作业部位配置时的状态的立体图；

图7是表示图1的个人计算机（控制器）43的控制系统主要部分的框图；

图8是表示图1、图7的操纵杆的具体例的立体图；

图9是示意性地表示图1的显微镜单元12的显微镜视野的图，是表示毛细管25、35的各前端位置及操作对象物的卵子，且用于说明对操作对象物即卵子的更换等各操作步骤（a）～（e）的图；

图10是示意性地表示图1的显微镜单元12的显微镜视野的图，是表示毛细管25、35的各前端位置及操作对象物的卵子，且用于说明对操作对象物即卵子的定位等各操作步骤（a）～（e）的图；

图11是为了说明第二实施方式而表示在图7的显示部45显示的显微镜图像及控制画面的例子的图；

图12是表示在图11的显微镜图像中进行样板图像的选择的例子的、与图11同样的图；

图13是表示进行在图12中选择的样板图像的存储的例子的、与图11同样的图；

图14是表示生成的样板图像的例子的、与图11同样的图；

图15是用于在显微镜图像中说明位置关系等的运算的例子的图；

图16是用于说明利用第二实施方式的机械手系统生成样板图像的步骤的流程图；

图17是用于说明图16的样板图像生成后的步骤的流程图；

图18是用于说明图16、图17的运算步骤的具体例的流程图；

图19是说明第三实施方式的图；

图20是概略性地表示第四实施方式的机械手系统的构成的图；

图21是表示控制图20的机械手系统的个人计算机（控制器）的控制系统主要部分的框图；

图22是表示图21的操纵杆的具体例的立体图；

图23是表示载置于图20的试样载物台上的培养皿内的多个培养基B1～B3的概略平面图，表示显微镜视野处于培养基B1（a）、培养基B2（b）、培养基B3（c）的各状态；

图24（a）～（c）是概略性地表示利用图20的操纵杆的杆的操作进行移动时的毛细管和培养皿内的多个培养基的各个位置关系的侧面图；

图25（a）～（f）是概略性地表示第四实施方式中的毛细管和培养皿内的多个培养基的各个位置关系的侧面图；

图26（a）～（h）是表示安装于第五实施方式的机械手的各毛细管和微小的操作对象物的各个位置关系的图；

图27（a）～（d）是表示图26的精子取样结束后的各状态的图；

图28（a）～（f）是表示安装于第六实施方式的各机械手的毛细管和微小的操作对象物的各个位置关系的图；

图29是表示控制第七实施方式的机械手系统的个人计算机（控制器）143的控制系统主要部分的框图；

图30是表示配置于第七实施方式的机械手系统的开关操作部的例子的图；

图31（a）～（e）是表示图30的开关操作部的各操作例的图；

图32（a）～（d）是用于说明第七实施方式的机械手进行的向毛细管更换位置的移动动作的图；

图33（a）～（d）是用于说明从图32的毛细管更换位置返回到原位置的动作的图；

图34是从侧面（图20的机械手16侧）观察到的第七实施方式的机械手系统的光源部的概略图；

图35是表示第八实施方式的机械手系统的概略构成的图；

图36是表示附加于图35的XY轴工作台36、Z轴工作台38的微动机构的例子的剖面图；

图37是表示图35的控制器43的控制系统主要部分的框图；

图38是表示图35、图37的操纵杆的具体例的立体图；

图39（a）～（d）是示意性地表示图35的显微镜单元12的显微镜视野且用于说明对卵子进行注射的各步骤的图；

图40是为了说明代替图37、图38的操纵杆而使用鼠标的例子，示意性地表示图35的显示部45的画面的图；

图41是表示现有的机械手的构成的侧面图；

图42是用于说明图41的机械手的操作的图；

图43是表示第九实施方式的图35的控制器43的控制系统主要部分的框图；

图44是表示图43的显示部的分割的画面的例子的图；

图45是表示图43的操纵杆的具体例的立体图；

图46是表示第十实施方式的机械手系统的概略构成的立体图；

图47是表示图46的注射用电动3轴机械手的概略构成的立体图；

图48是由与θ载物台164的平面平行的面剖切图47的螺母旋转型促动器170而观察到的剖面图；

图49是图47、图48的螺母旋转型促动器170的立体图；

图50是表示图46的试样载物台110的立体图；

图51是用于说明关于图46～图50的机械手系统500的个人电脑的控制系统的主要部分框图；

图52是表示图51的操纵杆的例子的立体图；

图53是表示在图51的个人电脑430的显示部433显示的控制器画面的一例的图；

图54是用于说明第十一实施方式的经由网络可远程操作的操作系统的示意图；

图55是用于说明图54的变形例的操作系统的示意图；

图56是用于说明第十一实施方式的经由网络可远程操作的操作系统的其它例的示意图；

图57是用于说明图56的变形例的操作系统的示意图；

图58是用于说明关于第十二实施方式的机械手系统的控制系统的主要部分框图；

图59是表示能够在图58的机械手系统中使用的无线接口的例子的平面图。

标记说明

10：机械手系统

12：显微镜单元

14：保持用机械手、机械手

16：注射用机械手、机械手

18：照相机

20：显微镜

25：保持毛细管、毛细管

29：注射泵

30、32：驱动装置

35：注射毛细管、毛细管

39：注入泵

40、42：驱动装置

43：个人计算机、控制器

45：显示部

46：控制部

47：操纵杆

70：电动机

92：压电元件

104：是否生成样板图像按钮

110、111：样板图像

D：卵子、细胞

D1：已操作卵子

D2：未操作卵子

d：核

120：机械手系统

121：试样载物台

125：显微镜单元

126：光源部

143：个人计算机、控制器

147：操纵杆

47h：杆

B1～B3：多个培养基

R：培养皿

130：电极

150：开关操作部

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。

〈第一实施方式〉

图1是概略性地表示第一实施方式的机械手系统的构成的图。在图1中，机械手系统10作为用于在显微镜观察下对试样实施人工操作的系统，具备：显微镜单元12、机械手14、机械手16，在显微镜单元12的两侧分别配置有机械手14、16。

显微镜单元12具备：作为拍摄元件的照相机18、显微镜20、作为试样台的基座22。成为在该基座22的正上方配置显微镜20的构造。另外，显微镜20和照相机18一体构造，虽然省略图示，但具备向基座22照射光的光源。

在基座22上载置试样（未图示）。在该状态下，当从显微镜20向基座22上的试样照射光，且由基座22上的细胞反射的光入射到显微镜20时，与细胞相关的光学图像被显微镜20放大后，由照相机18拍摄，能够以照相机18拍摄的图像为基础观察试样。

如图1所示，机械手14作为X轴－Y轴－Z轴的3轴构成的机械手，具备：吸移管24、X－Y轴工作台26、Z轴工作台28、驱动X－Y轴工作台26的驱动装置30、驱动Z轴工作台的驱动装置32而构成。在吸移管24的前端安装有作为毛细管尖的毛细管25。

吸移管24与Z轴工作台28连接，Z轴工作台28上下移动自如地配置于X－Y轴工作台26上，驱动装置30、32与控制器43连接。另外，控制器43也能够由个人计算机（个人电脑、PC）构成。

X-Y轴工作台26以通过驱动装置30的驱动，沿着X轴或Y轴移动的方式构成，Z轴工作台28以通过驱动装置32的驱动，沿着Z轴（沿着垂直轴向）移动的方式构成。与Z轴工作台28连接的吸移管24构成为，根据X－Y轴工作台26和Z轴工作台28的移动，将三维空间作为移动区域而进行移动，保持基座22上的细胞等。

机械手16作为正交3轴构成的机械手，具备：吸移管（注射吸移管）34、X－Y轴工作台36、Z轴工作台38、驱动X－Y轴工作台36的驱动装置40、驱动Z轴工作台38的驱动装置42，吸移管34与Z轴工作台38连接，Z轴工作台38上下移动自如地配置于X－Y轴工作台36上，驱动装置40、42与控制器43连接。在吸移管34的前端安装有毛细管（玻璃毛细管）35。

X－Y轴工作台36以通过驱动装置40的驱动，沿着X轴或Y轴移动的方式构成，Z轴工作台38以通过驱动装置42的驱动，沿着Z轴（沿着垂直轴向）移动的方式构成。与Z轴工作台38连接的吸移管34构成为，根据X－Y轴工作台36和Z轴工作台38的移动，将三维空间作为移动区域而进行移动，对基座22上的试样进行人工操作。这样，机械手14、16大致为同一构成，以下，以连接有吸移管34的机械手16为例进行说明。

X－Y轴工作台36以通过驱动装置40的驱动（电动机），沿着X轴或Y轴移动的方式构成，Z轴工作台38以通过驱动装置42的驱动（电动机），沿着Z轴（沿着垂直轴向）移动的方式构成，并且，连接有以基座22上的细胞等作为插入针的插入对象的吸移管34。

即，X－Y轴工作台36和Z轴工作台38通过驱动装置40、42的驱动，将包含基座22上的细胞等在内的三维空间作为移动区域而进行移动，作为将吸移管34例如从吸移管34的前端侧相对于基座22上的细胞（试样）粗动驱动到用于插入针的插入位置的粗动机构（三维轴移动工作台）而构成。

另外，Z轴工作台38和吸移管34的连接部具备作为纳米定位的功能。纳米定位以能够向设置有吸移管34的方向自如移动地支承，并且将吸移管34沿着其长度方向（轴线方向）进行微动驱动的方式构成。

具体而言，作为纳米定位，在Z轴工作台38和吸移管34的连接部具备微动机构44。

如图2～图4所示，微动机构44具备构成压电促动器主体的壳体48，在大致形成筒状的壳体48内插通有以吸移管34为驱动对象且在外周侧具有螺纹部的螺纹轴52和包围螺纹轴52的中空状的旋转轴54。壳体48的底部固定于基座56上。

在螺纹轴52的前端侧经由夹具58连接吸移管34的根侧，在螺纹轴52的中间安装有作为与螺纹轴52外周的螺纹部螺纹结合的螺纹构件的滚珠丝杠螺母（BS螺母）60，在夹具58与螺纹轴52之间连接有滑块62A。滑块62A配置于与基座56大致正交的方向上，夹着切口64而与直线导轨66连接。直线导轨66配置在基座56底部侧，经由轴承68沿着螺纹轴52的轴向移动自如地与基座56连接。

即，直线导轨66配合螺纹轴52的轴向的移动，使支承螺纹轴52的前端侧的滑块62A沿着基座56往返移动。此时，螺纹轴52中比滚珠丝杠螺母60更靠吸移管34侧的部位经由滑块62A，被直线导轨66滑动自如地支承，因此，能够将螺纹轴52的直线运动向吸移管34传递。

滚珠丝杠螺母60固定在旋转轴54的轴向一端侧（前端侧）的台阶部54a，并且，与螺纹轴52外周的螺纹部螺纹结合，支承螺纹轴52使其自如地沿着其轴向往返移动（直线运动）。即，滚珠丝杠螺母60作为用于将旋转轴54的旋转运动变换成螺纹轴52的直线运动的构件而构成。

旋转轴54的轴向另一端侧与中空电动机70内的旋转部连接。中空电动机70的壳体74的底部侧，在基座56上经由作为弹性体的橡胶垫圈76固定有螺栓78。当驱动中空电动机70时，旋转轴54旋转，旋转轴54的旋转运动经由滚珠丝杠螺母60传递到螺纹轴52，螺纹轴52沿着其轴向进行直线运动。另外，电动机70和旋转轴54的连接中也可以使用联轴器。

另一方面，与旋转轴54的台阶部54a邻接，夹着内圈衬圈84而收纳有轴承80、82。轴承80、82分别具备：内圈80a、82A、外圈80b、82b、插入于内圈与外圈之间的滚珠80c、82c，各内圈80a、82A嵌合于旋转轴54的外周面，各外圈80b、82b嵌合于壳体48的内周面，旋转自如地支承旋转轴54。轴承80、82夹着内圈衬圈84，利用锁止螺母86固定于旋转轴54。轴承80通过与壳体48内的台阶部54a和圆环状的垫片90抵接，被限制向旋转轴54的轴向的移动。在轴承82的外圈82b与壳体48的盖88之间配置有圆环状的压电元件92和圆环状的垫片90。

另外，各轴承80、82、压电元件92通过调节垫片90的长度，且关闭盖88，被赋予预压。

具体而言，当调节垫片90的长度，关闭盖88时，与其位置对应的联接力作为沿轴向的按压力对轴承82和轴承80的外圈82b、80b赋予预压，同时，对压电元件92也赋予预压。由此，对轴承80、82及压电元件92赋予规定的预压，在轴承80、82的外圈之间形成作为轴向间的距离的间隙94。

压电元件92经由引线（未图示）与作为控制电路的控制器43连接，作为根据来自控制器43的电压，沿着旋转轴54的长度方向（轴向）伸缩的压电促动器的一构件而构成。即，压电元件92相应与来自控制器43的施加电压，沿着旋转轴54的轴向伸缩，使旋转轴54沿着其轴向微动。当旋转轴54沿着轴向微动时，该微动经由螺纹轴52传递到吸移管34，微调节吸移管34的位置。

在上述构成中，在驱动注射用机械手16时，粗动驱动XY轴工作台36和Z轴工作台38，将注射吸移管34向基座22上的细胞靠近定位之后，使用微动机构44微动驱动吸移管34。

具体而言，在吸移管34作为毛细管35设定玻璃毛细管时，如图5所示，以成为使吸移管34从配置于显微镜作业部位的基座22退避的状态的方式，驱动机械手14、16。由此，在将玻璃毛细管35设定于吸移管34时，可得到足够的作业空间。

在将玻璃毛细管35安装于吸移管34上之后，根据来自控制器43的指令，驱动机械手14、16，如图6所示，使安装了玻璃毛细管35的吸移管34向显微镜作业部位的基座22上移动。此时的作业方法也能够采用使用操纵杆47或按钮43B或鼠标49（图7）的方法。

在使玻璃毛细管35移动到显微镜作业部位时，第一次（最初）操作的情况下，通过使显微镜视野倍率为低倍率并驱动促动器，在显微镜20的视野内可确认玻璃毛细管35并立即停止促动器的驱动。

之后，通过利用控制器43的图像处理，驱动促动器，在显微镜20的视野内，将玻璃毛细管35向最佳位置移动，停止促动器的驱动。此时，将在第一次操作时驱动的促动器的移动量存储在控制器43。此时，也能够将移动量或移动后的位置作为距规定的基准位置的X、Y、Z坐标而存储。另外，如果此时需要，则也能够驱动XYZ的驱动系统。另外，同时，也能够将显微镜20的物镜聚焦的状态的物镜位置作为距规定的基准位置的坐标而存储。

接着，在操作机械手16，需要更换培养皿或更换玻璃毛细管35的情况下，驱动促动器，进行用于使玻璃毛细管35从显微镜作业部位退避的操作。此时，也能够通过操作按钮43B，将玻璃毛细管35驱动到设定的位置或存储于控制器43的规定的基准位置，也能够使用操纵杆47等退避到任意的位置。

另一方面，在使玻璃毛细管35再次向显微镜作业部位移动的情况下，由于控制器43存储有第一次设定时的位置，因此，利用机械手16能够容易地调节玻璃毛细管35的位置。

另外，即使在一连串的细胞操作作业中需要更换玻璃毛细管35的情况下，吸移管34也不会从机械手16脱离，能够设定玻璃毛细管35，因此，能够提高作业效率。

作为玻璃毛细管35，在使用其形状均一的毛细管的情况下，通过使用本发明的机械手16，与现有的毛细管相比，更能够提高效率。

另外，即使在玻璃毛细管35的形状有偏差的情况下，能够通过促动器（螺纹轴52）的驱动使吸移管34直线往复运动，因此，能够细微地调节玻璃毛细管35的位置。

另外，在玻璃毛细管35定位在细胞的插入位置时，通过对压电元件92施加注射用的电压，微动驱动微动机构44，能够进行吸移管34的注射动作。此时，不在从压电元件92到支承吸移管34的夹具58之间配置弱弹簧构件，使用高刚性的弹簧构件即轴承，因此，能够得到高的响应性。

作为施加于压电元件92的电压的电压波形，能够使用正弦波、矩形波、三角波等。另外，作为对压电元件92施加电压的方法，也能够在操作者按压按钮43B期间，连续输出信号波形进行驱动，也能够使用脉冲串波形。

在本实施方式中，将轴承80、82中轴承80的内圈80a和外圈80b的位移量即压电元件92的位移的一半位移量设定为吸移管34的位移量，因此，对压电元件92施加将用于赋予微动位移量的2倍位移的控制电压和初始设定电压相加后的微动用电压。

例如，在压电元件92产生2x的拉伸时，该拉伸产生的按压力加上进行微动控制前的预压荷重，按压轴承82的外圈82b，使轴承80的外圈80b在轴向移动，轴承80、82的各外圈间的间隙94进一步变窄2x量，吸收压电元件92的轴向的拉伸。

该间隙94的位移通过如下方式产生，即，伴随着弹性变形，轴承80、82分别向轴向每次位移x，轴承80的外圈80b配合轴向而进行2x的位移。

相反，当压电元件92进行2x缩小时，按压力减少，轴承80、82的弹性变形分别每次减少x，轴承80的外圈80b配合轴向，向间隙94扩展的方向位移2x，吸收压电元件92缩小的量。

这样，轴承80、82每次分开x而吸收间隙94的位移x，因此，在相互按压轴承80、82的力平衡时，轴承80、82的内圈80a、80b与旋转轴54一起在轴向位移x。由此，经由螺纹轴52连接于旋转轴54的吸移管34在轴向仅位移x。即，压电元件92的2x一半的位移量成为吸移管34的微动位移量，在插入位置插入吸移管34。在将吸移管34定位于插入位置后，当对压电元件92施加注射用电压时，吸移管34进行注射动作。

根据本实施方式，将随着中空电动机70的驱动的旋转轴54的旋转运动经由滚珠丝杠螺母60变换成直线运动并传递到螺纹轴52，通过伴随着中空电动机70的粗动驱动的螺纹轴52的直线运动使吸移管34沿着其轴向进行粗动驱动，通过伴随着微动机构44的微动驱动的螺纹轴52的直线运动使吸移管34沿着其轴向进行微动驱动，因此，仅通过将玻璃毛细管35安装于吸移管34就能够使吸移管34进行直线运动，在使吸移管34向配置于显微镜作业部位的基座22移动，或使吸移管34从基座22退避时，能够不需要繁杂的作业。另外，在控制器43中存储有设定位置信息等，基于此也能够自动地进行定位，因此，能够进行更有效的作业。

接着，参照图7对图1的机械手系统10的个人计算机（控制器）43的控制进行说明。图7是表示图1的个人计算机（控制器）43的控制系统的主要部分的框图。

图1、图7的个人计算机43具备作为运算装置的CPU（中央运算处理装置）及作为存储装置的硬盘、RAM、ROM等硬件资源，基于规定的程序进行各种运算，根据运算结果，控制部46A以进行各种控制的方式输出驱动指令。即，控制部46A控制图1的显微镜单元12的对焦机构81、机械手14的驱动装置30、32、注射泵29及机械手16的驱动装置40、42、注入泵39、微动机构44的压电元件92，经由根据必要而设置的驱动器或放大器等分别输出驱动指令。

另外，作为信息输入装置，在个人计算机43除了连接有键盘之外，还连接有操纵杆47、鼠标49、按钮43B（图1），还连接有由CRT或液晶面板构成的显示部45，在显示部45中显示由照相机18取得的显微镜图像及各种控制用画面。

另外，控制部46A按照规定的顺序自动地驱动机械手14、16。上述的顺序驱动通过由控制部46A基于规定的程序的CPU的运算结果依次分别输出驱动指令而进行，例如，在基座22上操作多个卵子的情况下，机械手14、16进行用于区别已操作的卵子和操作前的卵子的操作。

另外，个人计算机43具备：由照相机18拍摄的显微镜视野的图像信号通过显微镜20而输入的图像输入部82B；基于来自图像输入部82B的图像信号进行图像处理的图像处理部83；将图像处理前后的图像信息向显示部45输出的图像输出部84A；基于图像处理后的图像信息检测由照相机18拍摄的操作对象物的卵子的核等位置及保持毛细管25和注射毛细管35的位置等的位置检测部85，各部82～85由控制部46A控制。

图像处理部83为了例如检测检测对象物的位置，进行边缘抽出处理或图形匹配，位置检测部85基于该处理结果检测卵子的核及毛细管25、35的位置，基于这些检测位置或它们的检测位置信息和预先设定或在作业中设定的位置信息，控制毛细管25、35等的驱动。

另外，在显示部45显示包含由照相机18拍摄的毛细管25、35的图像在内的、关于卵子等微小的操作对象物的显微镜图像及运算结果的信息等。

图1、图7的显微镜单元12、机械手14、16的各动作基于操纵杆47的操作的输入信息，由图7的控制部46A控制。在本实施方式中，操纵杆47相对于保持用机械手14及注射用机械手16分别一个个地准备。图8为表示图1、图7的操纵杆的具体例的立体图。另外，也能够利用一个操纵杆进行显微镜单元12、机械手14、16的操作，也能够利用3个以上的操纵杆进行操作。

如图8，操纵杆47具备：直立于基台，由操作者握持，且能够以向右侧R、左侧L倾斜的方式，还能够以扭曲的方式操作的主体部（手柄）47e；在其上部并列配置第一、第二及第三按钮开关47a、47b、47c；还配置于其上部的4方向或8方向等多方向帽形开关47d；配置于按钮开关47a～47c的相反侧的触发开关47g。

对图1、图7的操纵杆47的按钮开关47a～47c、多方向帽形开关47d、主体部47e、触发开关47g分别分配有驱动显微镜单元12的对焦机构81、各机械手14、16的XYZ轴、注射泵29、注入泵39、压电元件92的操作功能。例如，通过拉拽触发开关47g并使主体部47e向右侧R、左侧L倾斜，能够进行机械手14、16的XY驱动，通过扭曲主体部47e，能够进行Z驱动。

另外，关于保持用机械手14，当按压多方向帽形开关47d的上方向、下方向按钮时，对焦机构81驱动，能够进行显微镜20的对焦，当按压右方向、左方向按钮时，能够进行相对于卵子等操作对象物的XY平面旋转、YZ平面旋转，另外，按钮开关47b、47c是用于注射调节的开关，当按压一个按钮开关47b、47c时，可调节注射泵29的保持毛细管25的吸引压（负压）。另外，例如，能够使用按钮开关47a对机械手14、16自动地进行顺序驱动。另外，控制器43也能够将与显微镜20的对焦相关联的各部位的位置信息作为移动量或坐标等存储。

另外，关于注射用机械手16，可使用多方向帽形开关47d控制电动机驱动的XY平面的微动，按钮开关47b、47c用于注射调节，按钮开关47a是用于穿孔驱动的接通和切断控制的开关。

通过图8的操纵杆47的上述开关的操作，驱动图1、图7的机械手14，该保持毛细管25保持基座22上的卵子等，还控制该保持的吸引压（负压）。

另外，通过操纵杆47的上述开关的操作，驱动机械手16，该注射毛细管35的前端在注射方向上进行直线性地位移，通过注入泵39的驱动，从插入卵子的注射毛细管35对卵子注射规定的溶液，另外，如果需要，则在该毛细管35的驱动期间或驱动之后，对压电元件92施加穿孔用电压，驱动压电元件92，注射毛细管35在接近或抵接卵子的位置进行微小量的移动，由此，进行对卵子的穿孔动作，通过注入泵39的驱动，从插入的注射毛细管35对卵子注入（注射）规定的溶液。之后，以从卵子内的位置拔出注射毛细管35的方式驱动。

接着，参照图9、图10对图1～图8的机械手系统10的动作进行进一步的说明。

图9（a）～（e）是示意性地表示图1的显微镜单元12的显微镜视野的图，即表示毛细管25、35的各前端位置及操作对象物的卵子，且用于说明对操作对象物的卵子的更换等各操作步骤的图。图10（a）～（e）同样是表示毛细管25、35的各前端位置及操作对象物的卵子，且用于说明对操作对象物的卵子的定位等各操作步骤的图。

例如，在图1的基座22上进行对多个卵子的DNA显微注射时，使已注射操作卵子与未操作卵子区别并移动，为了重新设定未操作卵子，需要依次更换卵子，利用机械手系统10的顺序驱动，如下自动地执行所述的卵子更换步骤。

图9（a）表示通过注射毛细管35的注射操作结束的已操作卵子D1以规定的负压被保持于保持毛细管25，从已操作卵子D1拔出注射毛细管35的状态。在该状态下，当接通图8的操纵杆47的触发开关47g时，如下顺序驱动机械手14、16。

即，控制部46A基于图7的位置检测部85的检测结果识别图9（a）所示的现状的注射毛细管35和保持毛细管25的位置关系。

接着，如图9（b），驱动注射用机械手16，使注射毛细管35从图中的虚线位置向实线的规定位置移动。该规定位置通过例如使注射毛细管35的前端35a在保持毛细管25的前端位于图中的下方附近，且注射毛细管35位于未操作卵子D2与已操作卵子D1之间，区别未操作卵子D2和已操作卵子D1。

接着，如图9（c）所示，在图9（b）的移动动作的执行中或执行后，控制图7的注射泵29，以预先设定了保持毛细管25的负压的压力状态的量形成正压，减弱负压，缓解对卵子的保持力。该操作不形成为完全释放卵子那样的压力状态，优选设为轻轻地保持的程度的压力状态。

接着，如图9（d）所示，驱动注射用机械手16，使注射毛细管35在图上方从图中的虚线位置向实线位置移动。此时，轻轻地保持的已操作卵子D1也离开保持毛细管25，与注射毛细管35的移动一同从图的虚线位置向实线位置移动。

而且，如图9（e）所示，保持毛细管25的压力状态为较弱的负压，因此，处于图的下方的下一操作的未操作卵子D2自动地从图中的虚线位置向实线位置移动并由保持毛细管25保持。此时，以注射毛细管35位于已操作卵子D1与未操作卵子D2之间，且以不将已操作卵子D1和未操作卵子D2混合的方式发挥分隔开功能，因此，能够防止这些卵子混合。

如上所述，能够使注射毛细管35进行的注射操作结束后的已操作卵子D1离开保持毛细管25而移动，将下一未操作卵子D2保持于保持毛细管25而进行设定，可自动地执行已操作卵子和未操作卵子的更换。而且，已操作卵子D1被注射毛细管35分隔开，可防止与未操作卵子D2混合。

接着，如图10（a）所示，驱动注射用机械手16，使注射毛细管35向规定位置移动。该规定位置例如是未操作卵子D2的时钟4～5点钟方向的下方附近。在该状态下，如果未操作卵子D2的核d可在规定位置以显示部45的显微镜图像确认，则控制注射泵29，增强保持毛细管25的握力，可靠地保持未操作卵子D2。

可靠地保持上述的未操作卵子D2时，优选要注射的核d以显微镜图像在时钟3点钟方向可确认。即，核d的规定位置为时钟3点钟方向。作为其理由，是因为，通过将注射的部位设定为时钟3点钟方向，保持和注射的轴一致，易于操作者注射。另外，例如，在未操作卵子D2的核d位于9点钟方向的情况下，在注射时，注射毛细管35可能与保持毛细管25接触而折损，因此，优选设定为3点钟方向。

另外，如图10（b）所示，在未操作卵子D2中，在规定位置（时钟3点钟方向）不能确认核d的情况下，控制部46A自动地控制注射毛细管35，使未操作卵子D2在图中的YZ平面以第一旋转模式或在XY平面以第二旋转模式旋转。此时，保持毛细管25的负压为较弱的状态，旋转操作通过如下方式进行，即，利用注射毛细管35在第一旋转模式下弹开未操作卵子D2那样的动作或在第二旋转模式下冲撞未操作卵子D2的动作，控制部46A基于位置检测部85对核d的检测结果对来自照相机18的图像信息判别使未操作卵子D2以哪个方向旋转，并继续动作到可在规定位置确认核d。此时，每次旋转操作时，都利用操纵杆47的规定开关操作显微镜单元12的对焦机构81，在显示部45确认未操作卵子D2的核d的位置并驱动对焦机构81。

如上所述，如图10（c）所示，将未操作卵子D2的核d定位在规定位置后，以核d和注射毛细管35的焦点一致的方式驱动安装有注射毛细管35的注射用机械手16的Z轴并使之上下移动，进行以图像信息为判定值的对焦，由此，将注射毛细管35置于Z轴方向的位置。另外，在未操作卵子D2的核d向规定位置的置位后，控制注射泵29，增强保持毛细管25的握力，可靠地保持未操作卵子D2。

接着，如图10（d）所示，驱动注射用机械手16的XY轴，使机械手16在XY平面从图中的虚线位置向实线位置移动，由此，将注射毛细管35设定在XY轴方向的位置。

如上所述，当向注射毛细管35的可注射操作的位置的设定完成时，操作者通过如下方式进行注射操作，即，在显示部45观察未操作卵子D2的核d的位置，同时操作图8的操纵杆47的开关，由此，如图10（e）那样地驱动注射用机械手16，向未操作卵子D2插入注射毛细管35，驱动注入泵39。

当上述的注射操作结束时，通过驱动注射用机械手16，从卵子拔出注射毛细管35，成为上述图9（a）的状态。

如以上那样，将未操作卵子D2设定在保持毛细管25后（图9（e）），确认未操作卵子D2的核d的位置，在必要的情况下，调节核d的位置，因此，能够自动地顺序驱动进行注射毛细管35将向可注射操作的位置的设定。

如以上那样，根据本实施方式，通过顺序驱动并自动地执行图9（a）～（e）及图10（a）～（e）的各操作，操作者不进行复杂的操作就能够设定卵子及注射毛细管35，减轻对操作者的负担，即使熟练技术者以外的操作者也能够不进行手动操作，而使用机械手系统。

另外，除了DNA显微注射以外，图9（a）～（e）及图10（a）～（e）中的各操作在向卵子注入精子的作业时也能够以易于操作者作业的方式设定，在该情况下，也是有效的操作方法。

目前，在转基因操作或显微受精操作时，在操作细胞或卵子等操作对象物的前后将其设定在规定位置的操作需要熟习机械手的基本操作的熟练技术，但根据本实施方式的机械手系统，以能够容易地进行上述操作的方式顺序驱动电动机械手，即使不会熟练技术，也能够操作处理，并且，由于自动地操作与以往手动操作相同的动作，因此，操作者没有不适感可进行高效的作业。

〈第二实施方式〉

参照图11～图18对第二实施方式的机械手系统进行说明。本实施方式的机械手系统为与图1～图8的机械手系统基本相同的构成，与图9、图10同样地，通过按压操纵杆的按钮，能够自动地进行细胞、卵子的更换作业，利用样板图像提高自动化效率。

图11是表示用于说明第二实施方式的、显示于图7的显示部45的显微镜图像及控制画面的例子的图。图12是表示在图11的显微镜图像中进行样板图像的选择的例子的、与图11同样的图。图13是表示进行在图12中选择的样板图像的存储的例子的、与图11同样的图。图14是表示生成的样板图像的例子的、与图11同样的图。图15是用于在显微镜图像中说明位置关系等运算的例子的图。

图16是用于说明第二实施方式的机械手系统中生成样板图像的步骤的流程图。图17是用于说明图16的样板图像生成后的步骤的流程图。图18是用于说明图16、图17的运算步骤的具体例的流程图。

本实施方式的机械手系统能够使图11～图14那样的样板图像生成画面45a显示于图7的显示部45。在该画面45a中显示：以规定倍率显示由照相机18取得的显微镜图像的显微镜画面部101；显示注射侧的样板图像的样板图像显示部102；显示保持侧的样板图像的样板图像显示部103；为了选择是否生成样板图像，作为有无样板图像的生成的输入装置而设置的是否生成样板图像按钮104；注射侧按钮105；保持侧按钮106。另外，样板图像生成画面45a能够通过例如图7的显示部45上的鼠标49进行的操作显示。

如图9所示，本实施方式的卵子更换动作通过按压操纵杆47上的各按钮，自动地执行：注射毛细管35与保持毛细管25之间的位置关系的计测（a）、注射毛细管35的移动（b）、保持毛细管25的负压降低（c）、注射毛细管35的移动（d）及未操作卵子D2的移动后（e）的保持毛细管25进行的负压上升的各动作，但在图9（a）中，参照图16对生成样板图像的步骤S01～S10进行说明。

首先，使图11的画面45a显示于图7的显示部45后，通过鼠标49的操作单击图11的是否生成样板图像按钮104，设为ON（要生成）（S01）。

接着，通过按压操纵杆47上的被分配的例如按钮47f（S02），利用安装于显微镜20的照相机18取得显微镜图像（S03），并将该取得的显微镜图像显示于图11的显微镜画面部101（S04）。如图11所示，在显微镜画面部101中放大显示保持卵子D的保持毛细管25和注射毛细管35。

接着，如图12所示，通过鼠标49的拖动操作选择用于图形匹配的注射侧的样板图像110A（由图12的长方形状的虚线表示）（S05）。

接着，通过鼠标49的操作单击图13的注射侧按钮105，使上述选择的样板图像110A存储于硬盘等存储装置中（S06）。如图13所示，该存储的样板图像110A显示于样板图像显示部102中。

接着，在不生成保持侧的样板图像的情况下（S07），通过与上述同样的步骤S05、S06选择保持侧的样板图像111a（图14），通过鼠标49的操作单击保持侧按钮106，存储上述选择的样板图像110A。如图14所示，该存储的样板图像111a显示于样板图像显示部103中。

如上所述，生成两侧的样板图像110A、111a后，当通过鼠标49的操作单击是否生成样板图像按钮104并设为OFF（不生成）时（S08），自动地执行图形匹配的解析（S09），在对显示于显微镜画面部101的显微镜图像检测与样板图像110A、111a相同部分（或接近的部分）的情况下，执行坐标值算出等运算（S10），进行图9（a）那样的毛细管35与毛细管25之间的位置关系的计测，自动开始自上述图9（b）的操作（S11）。

另外，在利用步骤S09的图形匹配不能检测与样板图像110A、111a相同的部分（或接近的部分）时，不开始自动操作，在该情况下，例如，再次执行取得样板图像等对策。

接着，如上所述，参照图17对生成样板图像后的第二次以后的动作进行说明。

首先，判断是否需要生成样板图像（S21），如果需要，则返回图16的步骤S01，重复上述步骤。

接着，如果不需要生成样板图像，则通过操作操纵杆47的按钮47f或鼠标49（S22），与图16同样地依次自动地执行显微镜图像（S23）的取得、该图像的显示（S24）、图形匹配的解析（S25）、坐标值算出等运算（S26）、自动操作开始（S27）。

在下一卵子更换作业剩余，作业未结束的情况下（S28），返回步骤S21，重复上述的步骤。另外，在利用步骤S25的图形匹配不能检测与样板图像相同的部分（或接近的部分）的情况下也返回步骤S21，再次采取生成样板图像等的对策。

接着，参照图15、图18对图16、图17的运算步骤S10、S26进行说明。

首先，在图16的步骤S05、S06的样板图像生成时，计测与样板图像有关的坐标值等数据，并存储于控制器43或内置并连接于控制器43的硬盘等存储装置中。而且，如图15所示，基于坐标值等数据算出样板图像110A的横方向长度X1、纵方向长度Y1及样板图像111a的横方向长度X2、纵方向长度Y2，并算出上述步骤S09、S25的图形匹配结果的各样板图像110A、111a的重心位置（用图15的各“x”符号表示）（S31）。

接着，由上述两个样板图像110A、111a的图形匹配结果算出注射毛细管35与保持毛细管25之间的位置关系m（图15）（S32）。

接着，基于上述位置关系m算出用于进行图9（b）的移动动作的注射毛细管35的需要进程量（S33）。即，算出图15的注射毛细管35的样板图像110A以虚线所示那样向箭头标记方向N移动时的进程量。

接着，为了使注射毛细管35移动所述进程量，变换成对注射用机械手16的指令值（S34）。通过这样变换的指令值，注射毛细管35能够如图9（b）所示地移动。

如以上那样，根据本实施方式的动作（图16～图18），在重复进行与图9同样的卵子更换作业的情况下，通过只按压一次操纵杆47上的按钮，能够自动地驱动机械手14、16、注射泵29或注入泵39等，因此，无需如现有那样手动进行机械手的操作及针管的操作。

即，根据非专利文献1所示的现有的微注射法，在进行注射作业的培养基中，为了使已操作卵子和未操作卵子在滴剂中不混合，已操作卵子向滴剂上方移动，然后，由下方拿来未操作卵子，但在该方法中，具有熟习机械手本身的基本操作的必要性，在不熟习的操作者进行操作时，存在产生作业效率降低的问题，对此，根据本实施方式，能够容易且精确地自动进行卵子更换作业，即使不熟习的操作者操作也不会产生作业效率的降低。

另外，在通过本实施方式的机械手系统自动地进行卵子更换作业时，操作者根据需要，生成样板图像，通过图形匹配，在个人计算机（控制器）43上进行解析，基于其结果驱动机械手14、16等，由此，能够提高自动化效率。即，能够使用先生成的样板图像进行下一图形匹配的解析及运算，通过利用样板图像能够提高本实施方式的机械手系统的自动化效率。

另外，重复卵子更换作业中，在改变毛细管25、35的观察方式的情况下，在图17的步骤S21中判断，返回图16的步骤S01，将是否生成样板图像按钮104设为ON，能够再次生成样板图像，每次都能够更新样板图像。这样，样板图像生成能够只在操作者判断为必要的情况下进行。其结果，能够防止图形匹配时的误识别及图形匹配造成的不检测。

如以上那样，对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明不限于此，在本发明的技术的思想范围内能够进行各种变形。例如，所述的顺序驱动从图9（a）那样的状态开始，但本发明不限于此，也能够从其它的状态开始，例如，也能够从图10（e）的注射操作后开始，由从卵子拔出注射毛细管35的动作开始顺序驱动。另外，例如，也能够依次驱动图9（a）～（e）的操作，将图10（a）～（e）的操作设为手动。

另外，图7的对焦机构81也能够以自动地进行聚焦动作的方式构成。另外，也能够预先或基于存储于作业中的焦点位置信息进行聚焦动作。另外，本实施方式的操作方法适用于细胞操作、转基因操作、显微受精等细微操作，该机械手系统优选适用于细胞或卵子等电子设备检查、分析装置等。

另外，例如，图16～图18的动作不限于本实施方式的机械手系统，只要是安装有用于对能够向XYZ方向驱动的电动机械手输入显微镜图像的照相机的系统就能够适用，因此，机械手也能够是其它的形式。

〈第三实施方式〉

接着，说明图19所示的第三实施方式。图19顺次机构性地表示一个培养皿中具有多个滴剂时的注射针、聚焦机构的操作及动作。该操作及动作中所使用的机械手及显微镜等与第一及第二实施方式的机械手及显微镜相同，因此，省略其说明。

在图19中示例具有洗净滴剂、卵子滴剂、细胞滴剂3种滴剂的情况。该情况下的具体的操作及动作如下。

首先，在机械手上安装玻璃针。接着，从工序0开始进行操作及动作。

工序0．驱动试样载物台，向显微镜视野下移动洗净滴剂，进行注射玻璃针的洗净。

工序1．将该试样载物台的位置信息向控制器存储。

工序2．驱动试样载物台，将卵子进入的滴剂向显微镜视野下移动。

工序3．通过操纵杆操作，驱动对焦促动器，对卵子进行对焦。

工序4．通过操纵杆操作驱动机械手，调节注射玻璃针的焦点。

工序5．保存对焦促动器、注射侧机械手的位置信息。

工序6．驱动试样载物台，将细胞或精子进入的滴剂向显微镜视野下移动。

工序7．将该试样载物台的位置信息向控制器存储。

工序8．通过操纵杆操作驱动对焦促动器，对细胞（精子）进行对焦。

工序9．通过操纵杆操作驱动机械手，调节注射玻璃针的焦点。

工序10．在将对焦促动器、注射侧机械手的位置信息保存于控制器。

工序11．进行细胞（精子）的处理操作，保持于注射玻璃针内。

工序12．驱动试样载物台，将卵子进入的滴剂向显微镜视野下移动，进行第一次注射操作。

工序13．按压操纵杆上的规定的按钮。

工序14．通过对焦促动器、Z轴机械手向工序5中存储的位置信息的位置驱动。

工序15．保持卵子，在第二次注射操作后，释放卵子。

工序16．按压控制器画面上的规定的按钮，将试样载物台自动地驱动到工序7中存储的位置信息位置，向细胞（精子）进入的滴剂移动。进一步存储该动作前的位置信息。

工序17．按压操纵杆上的规定的按钮。

工序18．通过对焦促动器、Z轴机械手向工序10中向存储的位置信息驱动。

工序19．进行细胞（精子）的处理。

工序20．按压控制器画面上的规定的按钮，自动向工序16中存储的位置信息的位置移动。

工序21．按压操纵杆的规定的按钮，驱动对焦促动器、Z轴机械手，使焦点与卵子一致。

工序22．保持卵子，进行第三次注射操作。结束后释放卵子。在进行四次以上的注射操作的情况下，重复工序17～22。

在上述那样的重复注射操作中，在要进行注射玻璃针的洗净的情况下，当按压控制器画面上的规定的按钮时，自动地向洗净滴剂移动，在洗净结束后，通过按压规定的按钮向卵子的滴剂移动（与所述工序16、17相同的动作）。

通过上述方法，通过重复使用第一次注射操作中存储的位置信息，调节注射操作、取样操作时的焦点位置，能够容易地进行机械手Z轴位置对齐。

另外，滴剂之间的移动也能够只通过按钮操作进行，也能够在每次注射操作不进行驱动试样载物台且以目视进行位置调节的动作。

另外，在操作中，在要再次调节存储信息位置的情况下，也能够在位置调节后，改位移置存储操作而进行。

另外，也能够对操纵杆的各种按钮分配上述动作，只利用操纵杆操作驱动对焦促动器、机械手Z轴等，另外，也能够对控制器的按钮等分配上述动作，只利用控制器驱动。另外，也能够与试样载物台驱动的动作连动，向存储有对焦促动器、机械手Z轴的位置信息交接。

在此，第三实施方式的所述机械手能够相当于第一及第二实施方式或第四实施方式的机械手14、16，试样载物台相当于基座22，玻璃针相当于注射毛细管35，显微镜相当于显微镜20，控制器相当于控制器43，操纵杆相当于操纵杆47，对焦促动器相当于对焦机构81（第四实施方式中对焦机构124）所包含的促动器，Z轴机械手相当于包含驱动装置40、42的机械手14、16。

如上所述，通过存储至少两点存储物镜位置、机械手Z轴位置，通过操纵杆操作及／或控制器的按钮操作，能够容易往返于两个位置之间的操作系统，由此能够进行更高效率的作业。

另外，通过形成为通过操纵杆操作及／或控制器的按钮操作进行动作时，物镜、机械手进行连动而驱动的操作系统，能够进行更高效率的作业。另外，通过存储卵子、细胞（精子）、洗净用的各滴剂位置的位置信息，并基于此驱动试样载物台，由此，能够形成可容易地在各滴剂之间往来的操作系统。

〈第四实施方式〉

接着，参照图20～图25对第四实施方式的机械手系统进行说明。本实施方式的机械手系统的构成与图1～图8的机械手系统的构成基本相同，但配置试样载物台，构成倒置显微镜型。

图20是概略性地表示第四实施方式的机械手系统的构成的图。

如图20所示，本实施方式的机械手系统120作为用于在显微镜观察下对微小的操作对象物的试样实施人工操作的系统，具备：一对机械手14、16；试样载物台121；显微镜单元125；光源部126。

显微镜单元125具备：由物镜122a等构成且具有显微镜功能的显微镜122；作为拍摄元件的照相机123；可自动进行的聚焦动作的对焦机构124。显微镜122的物镜122a位于收纳观察对象物的试样的培养皿R的下方，构成倒置型显微镜。

试样载物台121载置由玻璃材料等透光性材料构成的培养皿R等，并且，能够以向XY轴的平面方向电动驱动的方式由X－Y轴工作台构成，通过驱动装置121a（图21）的驱动能够沿着X轴移动，驱动装置121b（图21）的驱动能够沿着Y轴移动。

另外，光源部126以位于试样载物台121上的培养皿R的正上方的方式配置，向培养皿R内的试样照射光。

当从光源部126向试样载物台121上的培养皿R内的试样照射光，且透过培养皿R内的试样的光入射到显微镜122时，与细胞相关的光学图像在显微镜122放大规定倍率之后，由照相机123拍摄，能够以照相机123拍摄的图像为基础观察试样。此时，通过在XY轴的平面方向驱动试样载物台121，能够将培养皿R内的试样置位于适于观察的位置。

机械手14、16与图1～图6同样地构成，配置在试样载物台121的左右，操作工具即吸移管24、34相对于配置在光源部126的正下方的培养皿R从两侧延伸，能够利用由安装于吸移管24、34各前端侧的玻璃针构成的毛细管25、35对培养皿R内的微小的操作对象物即试样进行规定的操作。

接着，参照图21对图20的机械手系统120中的个人计算机（控制器）143的控制进行说明。图21是表示控制图20的机械手系统120的个人计算机（控制器）143的控制系统主要部分的框图。

图21的个人计算机（控制器）143的构成与图7的控制器43的构成基本相同，控制试样载物台121的由促动器构成的驱动装置121a、121b等的驱动，使试样载物台121在XY轴方向移动。

控制器143控制试样载物台121，驱动安装于机械手14的吸移管24的毛细管25和安装于机械手16的吸移管34的毛细管35并置位在规定位置时，存储在该操作时驱动的促动器的移动量。此时，也能够将移动量或移动后的位置作为距规定的基准位置的X、Y坐标而存储。例如，通过由控制器143存储毛细管25、35的第二位置，在毛细管25、35移动到离开第二位置的第一位置或第三位置后，根据操纵杆147等的操作指示，可返回到第二位置。

另外，毛细管25、35的各位置是指，相对于培养皿R内的特定位置的相对位置，试样载物台121通过使在其上载置的培养皿R在XY轴的平面方向移动，使毛细管25、35在各位置间相对移动。

另外，如图21的虚线，试样载物台121也可以具备检测其X－Y轴工作台的X轴方向及Y轴方向的各位置的由编码器等构成的位置传感器121c。控制器143存储由位置传感器121c检测所述毛细管25、35的各位置而得到的XY坐标信息，基于该XY坐标信息，通过控制器143的控制，试样载物台121使毛细管25、35向第一位置、第二位置、第三位置移动。

本实施方式的机械手系统120在控制器143的显示部45确认照相机123拍摄的图像，并通过操纵杆147等的操作驱动安装于倒置显微镜122的机械手14、16及试样载物台121。

通过机械手系统120进行注射操作时，在将培养皿置位在试样载物台121上的状态下，驱动试样载物台121，进行在控制器143存储其它培养基的位置信息的操作。该位置存储操作也能够在注射操作中进行，也能够每次变更存储位置。

接着，参照图22、图23对作为与图21的控制器连接的操作装置的操纵杆147及其操作例进行说明。

图22是表示图21的操纵杆的具体例的立体图。图23是表示载置于图20的试样载物台上的培养皿内的多个培养基B1～B3的概略的平面图，（a）表示显微镜视野处于培养基B1的状态，（b）表示显微镜视野处于培养基B2的状态，（c）表示示显微镜视野处于培养基B3的状态。

如图22所示，操纵杆147的构成与图8所示的操纵杆基本相同，但在下部具有杆47h。杆47h能够向图中的方向A、其相反的方向B转动，且能够在向方向A转动的上端位置、向方向B转动的下端位置以及它们的中间位置之间切换。杆47h的切换开关的上端位置、中间位置、下端位置与毛细管25、35的第一位置、第二位置、第三位置对应。

即，通过使操纵杆147的杆47h上下动作，向预先存储的位置驱动试样载物台121。例如，在以图23（a）～（c）那样的配置在培养皿R上形成有多个培养基B1～B3的情况下，当使杆47h向上方向方向A转动并位于上端位置时，驱动试样载物台121，使培养基B1向显微镜视野KF下移动，当使杆47h向下方向方向B转动并位于下端位置时，使培养基B3向显微镜视野KF下移动，当使杆47h位于中间位置时，使培养基B2向显微镜视野KF下移动。在想要培养基B2返回最初的位置的情况下，通过使杆47h从上端位置或下端位置置于中间位置，能够返回到最初的位置。

另外，多个培养基在培养皿R上能够将例如培养基B1设为洗净用，将培养基B2设为卵子用，将培养基B3设为细胞（精子）用。

通过上述操纵杆147的杆47h的操作，不使用手几乎不离开操作机械手14、16的操纵杆147的其它的操作装置，就能够在培养基B1～B3之间移动，且在从一个培养基向其它培养基移动时，为了找到该培养基位置，也能够不进行变更物镜倍率的操作，谁都能够简单地进行容易地在培养基之间移动的操作。

如上所述，毛细管25、35在培养基之间移动时，培养基中的微小的操作对象物即卵子与毛细管（玻璃针）接触，为了已操作的卵子和未操作的卵子混合，与试样载物台121的驱动连动，使毛细管向上方退避。

参照图24对毛细管在形成于图20的试样载物台121上的培养皿R内的多个培养基之间移动时的上述退避动作进行说明。

图24是概略性地表示通过图20的操纵杆147的杆47h的操作移动时的毛细管和培养皿内的多个培养基的位置关系的侧面图，（a）表示在培养基B2的相对于操作对象物的操作位置，（b）表示Z轴方向的移动位置，（c）表示培养基B3的移动位置。

例如，在使毛细管25、35从培养皿R上的图23（b）的培养基B2向图23（c）的培养基B3移动的情况下，如图24（a）所示，在毛细管25、35对培养皿R上的图23（b）的培养基B2内的微小的操作对象物C2进行规定操作的规定位置，将操纵杆147的杆47h从中间位置降低到下端位置时，控制器143存储培养基B2内的机械手14、16的各XYZ位置和试样载物台121的XY位置。

接着，如图24（b）所示，机械手14、16使毛细管25、35向Z轴上方移动规定量而退避。

接着，如图23（c）所示，试样载物台121使培养皿R以毛细管25、35从图23（b）的培养基B2向图23（c）的培养基B3移动的方式移动。

接着，机械手16使注射侧的毛细管35向Z轴下方移动规定量，操作者操作操纵杆147，对培养基B3内的微小的操作对象物C3进行必要的操作。

接着，当杆47h位于中间位置时，进行与上述相反的动作，机械手14、16和试样载物台121返回到上述存储的图24（a）的培养基B2的规定位置。

如上所述，在使毛细管25、35从培养基B2向培养基B3移动时，通过预先向Z轴上方退避，可防止培养基B2中的微小的操作对象物C2（例如卵子）和毛细管25、35的接触，因此，能够防止操作结束的卵子和操作前的卵子的混合。另外，也能够在所述移动前，使毛细管25、35以在X轴方向（图的横方向）上相互离开的方式后退。

接着，参照图25对通过图20～图22的机械手系统120使毛细管25、35在培养皿R上的多个培养基之间移动的动作进行说明。

图25是概略性地表示本实施方式中的毛细管和培养皿内的多个培养基的位置关系的侧面图，（a）表示在以培养基B2的对操作对象物的操作位置存储的位置，（b）表示向X轴方向的移动位置，（c）表示向Z轴方向的移动位置，（d）表示其它培养基的移动位置，（e）表示注射侧毛细管的Z轴方向的移动位置，（f）表示注射侧毛细管的操作位置。

如图25（a），机械手系统120通过操纵杆147的操作移动到毛细管25、35对培养皿R上的培养基B2内的微小的操作对象物C2进行规定操作的规定位置后，将操纵杆147的杆47h从中间位置降低到下端位置时，按照如下的规定顺序进行移动动作。

首先，控制器143存储进行图25（a）的规定操作的规定位置的机械手14、16的各XYZ位置和试样载物台121的XY位置。

接着，如图25（b）所示，机械手14、16使毛细管25、35以在X轴方向相互分离后退的方式移动规定量，接着，如图25（c）所示，向Z轴上方移动规定量。这样，在向下一培养基移动前使毛细管25、35向X轴方向及Z轴方向退避。

接着，如图25（d）所示，驱动试样载物台121，使毛细管25、35向培养皿R上的下一培养基B3移动。接着，如图25（e）所示，利用机械手16使注射侧的毛细管35向Z轴下方移动规定量。

接着，如图25（f）所示，利用机械手16使注射侧的毛细管35向X轴的图中左方移动规定量，操作者操作操纵杆147，对培养基B3内的微小的操作对象物C3进行必要的操作。例如，在操作对象物C3为精子的情况下，利用毛细管35进行取样操作，对精子取样并保持于毛细管35中。

接着，将杆47h置于中间位置时，进行与上述相反的动作，机械手14、16和试样载物台121返回到存储的图25（a）的培养基B2的规定位置。而且，在培养基B2，例如，在微小的操作对象物C2为卵子的情况下，从毛细管35对由毛细管25保持的卵子注射精子。

如以上那样，能够使毛细管25、35从培养基B2内的规定位置移动到用于下一操作的培养基B3内的规定位置。此时，试样载物台121和机械手14、16连动，利用试样载物台121进行培养基之间的较长距离的移动，并且，利用机械手14、16进行毛细管25、35的用于退避的较短距离的移动。

另外，如果存储驱动试样载物台121之前的机械手14、16的XYZ位置，在培养基间的移动后，如果将机械手14、16向存储的XYZ位置驱动，则能够节省调节毛细管25、35的位置的时间。通过使用上述的功能，操作者不用大幅度地驱动调节操作机械手14、16，就总是能够在相同的位置操作毛细管25、35。

另外，在培养基B2与培养基B1之间与上述同样地使毛细管25、35移动的情况下，通过使杆47h向上方转动并处于上端位置，也能够按照图24或图25的顺序以相同的方式动作。

以往，非专利文献3那样的注射操作时，特别是在向卵细胞注射细胞、精子的情况下，卵子、细胞、与洗净不同的用途的培养基存在于培养皿上，但根据操作内容，操作者必须在这些培养基之间往返操作毛细管，此时，显微镜视野下被放大，因此，难以掌握所有的培养基之间的位置关系，使显微镜倍率为低倍率，操作者驱动试样载物台在培养基间移动。即，利用现有的机械手进行注射操作时，具有如下的问题点。

（1）在进行注射操作的显微镜倍率下的视野下，不能掌握培养皿整体的状况。因此，为了在培养皿上的培养基间移动，将显微镜倍率设为低倍，在掌握位置关系后，必须操作试样载物台。

（2）手动驱动试样载物台使其在培养基间移动时，为了返回至移动前的注射操作部位，必须记住该位置，若是不熟习的操作者，则记不住最初的操作位置。

（3）进行培养基间的移动时，当驱动试样载物台时，培养基内的操作对象可能与玻璃针（毛细管）接触，其结果，已操作的卵子和未操作的卵子混合，因此，进行注射操作的玻璃针必须以不干涉操作对象的方式操作试样载物台。因此，有时在培养基间的移动后，还需要再次进行玻璃针的位置调节作业，若只单纯地进行试样载物台的操作，则难以操作。

本实施方式的目的在于提供没有显微镜倍率的变更操作，能够容易地在培养基间移动，操作者不需要寻找要移动的培养基，即使在滴剂之间或培养基之间移动，也不需要再次位置调节等的机械手系统。

根据本实施方式的机械手系统120，通过操作操纵杆147的杆47h，试样载物台121及机械手14、16能够按照规定的顺序动作，且使毛细管25、35在多个培养基间或多个滴剂间移动，因此，不进行将显微镜倍率变更成低倍率的操作，就能够容易地在培养基间移动，操作者不需要寻找要移动的培养基或滴剂。另外，在培养基间或滴剂间移动时，使作为进行注射操作的玻璃针的毛细管25、35以不干涉操作对象物的方式自动退避后，返回到最初的位置，因此，即使在培养基间或滴剂间移动，也不需要毛细管25、35的再次位置调节等，作业变得容易。另外，可通过容易的操作实现玻璃针（毛细管）在图19那样的洗净滴剂、卵子滴剂、细胞滴剂三种滴剂之间的的移动。

通过杆操作上述一连串的动作，试样载物台121及机械手14、16连动执行，因此，可通过容易的操作实现。

〈第五实施方式〉

接着，参照图26、图27对第五实施方式的机械手系统进行说明。

第五实施方式的机械手系统的构成与图20～图22的构成基本相同，由控制器143的显示部45确认照相机123拍摄的图像，并且通过操纵杆147或鼠标49等的操作驱动安装于倒置显微镜122的机械手14、16及试样载物台121，操作进行注射操作的机械手的XYZ轴方向的移动，且对精子取样后，根据操作者的指示，自动返回到透明带穿孔位置，且也自动调节焦点位置。

图26是表示安装于第五实施方式的机械手的各毛细管和微小的操作对象物的位置关系的图，（a）表示注射毛细管接近保持毛细管保持的卵子的状态，（b）表示注射毛细管穿孔卵子的透明带的状态，（c）表示从卵子拔出透明带穿孔后注射毛细管的状态，（d）表示变更为精子取样模式的状态，（e）表示利用注射机械手操作精子取样的状态，（f）表示精子取样完成的状态，（g）表示在该精子取样时，驱动试样载物台移动到易于取样的位置的状态，（h）表示该移动后取样完成的状态。

图27（a）表示图26的精子取样完成后，变更为注射模式的状态，（b）表示从透明带穿孔位置向卵子的细胞质内刺入注射毛细管的状态，（c）表示向细胞质内注入精子的状态，（d）表示从卵子拔出注射毛细管的状态。

首先，如图26（a）所示，操作保持侧机械手14，与图9（a）及图10（a）同样，利用保持毛细管25以负压保持卵子D。另外，在图26（a）中，以粗线表示的位置是调节焦点的Z轴（上下）位置，在以下的附图中也一样。

接着，如图26（b）所示，操作机械手16，向注射位置移动注射毛细管35，驱动图21的压电元件92，对卵子D的透明带T穿孔之后，如图26（c）所示，从卵子D拔出注射毛细管35。此时，在卵子D的透明带T形成穿孔的孔T1。

接着，操作控制器143，如图26（d）所示，变更为精子取样模式，开始精子取样操作，但此时，控制器143存储：对焦机构124的位置、注射侧和保持侧的各机械手14、16的XYZ轴的位置、试样载物台121的XY轴的位置。该存储通过例如将图22的操纵杆147的杆47h置于下端位置来执行。

之后，如图26（d）所示，将对焦机构124及机械手16的Z轴自动驱动到显微镜焦点与精子U一致的位置。从培养皿底到透明带穿孔位置的高度大致一定，因此，该位置使用在控制器143上使焦点与卵子D一致的位置算出的位置。

接着，如图26（e）所示，通过注射侧机械手16的XYZ轴方向移动，操作注射毛细管35，对精子U取样。而且，如图26（f）所示，通过在注射毛细管35的前端附近来保持取样的精子U，精子的取样完成。

对该精子取样时，如图26（g）所示，驱动试样载物台121，并且，与其同步，保持侧机械手14也以向XY轴方向移动相同移动量的方式进行驱动并进行取样操作，如图26（h）所示，精子U的取样完成。

接着，如上所述，在将精子U保持于注射毛细管35之后，操作控制器143，如图27（a）所示，变更为精子注射模式。而且，通过操作控制器143，向XYZ轴方向自动驱动注射侧机械手16，由此，注射毛细管35返回到图26（d）中存储的透明带穿孔位置，同时向相同地存储的位置驱动对焦机构124。

此时，如图26（g）所示，如果试样载物台121也驱动，则使保持侧机械手14及试样载物台121向之前存储的位置移动。这样，在精子取样操作中，试样载物台121和保持侧机械手14的XY轴同步地以相同移动量驱动，因此，精子取样后，在注射毛细管35向透明带穿孔位置返回的情况下，能够防止偏离穿孔的孔T1。

接着，如图27（b）所示，驱动压电元件92，从利用注射毛细管35穿孔的孔T1对细胞膜穿孔，并向细胞质S内刺入注射毛细管35。

接着，如图27（c）所示，从注射毛细管35向细胞质S内注射精子U。接着，如图27（d）所示，从卵子D拔出注射毛细管35。

如以上那样，将卵子D的透明带T穿孔后，对精子U取样后，能够自动返回到穿孔的位置，向卵子D的细胞质S内进行注射。

以往，在非专利文献3那样的ICSI（显微受精）操作中，在注射毛细管内保持有注射的精子后，对卵子的透明带穿孔并进行注射操作。此时，在向细胞质内注射精子的操作中，具有要保持的精子挂在、附着在注射毛细管的玻璃针内的问题。另外，在注射精子时，注入多余的溶液会导致之后的胎儿发育率的降低。为了避免该问题，手动地操作针管，并控制操作玻璃针内的精子的位置，但该方法需要熟练的技术。即，在利用现有的机械手进行注射操作时，具有与第四实施方式中说明的相同的问题点（1）～（3）。

本实施方式的目的在于提供将精子取样操作的难度抑制到最小限度，并且，在向细胞质内注射时，将精子以外的多余物质的注入抑制到最小限度，可提高胎儿发育效率的操作系统。

在本实施方式中，如上所述，在卵子的透明带穿孔后，将精子保持在注射毛细管内，之后，向细胞质内进行注射。这种方法用于老鼠的显微受精，但在以手动操作进行的情况下，在以10μm以下（程度）穿孔透明带的部位进行精子取样后，具有必须可靠地将注射毛细管的位置向穿孔的位置移动的困难。因此，在本实施方式中，透明带穿孔后，在进行精子取样的操作之前，存储注射侧机械手16的XYZ轴的位置，在进行精子的取样操作后，使注射毛细管自动向存储的位置返回，且对焦也自动地进行。

根据本实施方式，注射侧机械手16在控制器143存储卵子的透明带穿孔后的注射侧机械手16的XYZ轴的位置之后，当操作者指示精子取样时，自动地向精子取样位置移动注射毛细管且进行对焦。

在操作注射侧机械手16并对精子取样后，根据操作者的指示，自动返回到存储的透明带穿孔位置，且焦点位置也自动调节，由此，能够将精子取样操作的难度抑制到最小限度，并且，在向细胞质内注射时，能够将精子以外的多余物质的注入抑制到最小限度，能够提高胎儿发育效率。

〈第六实施方式〉

接着，参照图28对第六实施方式的机械手系统进行说明。

第六实施方式的机械手系统的构成与图20～图22的构成基本相同，其具备：电动的试样载物台121、电动的对焦机构124、两台机械手14、16及设置有照相机123的显微镜单元125，在一方的机械手14设置可保持操作对象的操作工具（保持毛细管），在另一方的机械手16配置细微电极和玻璃针（注射毛细管），利用保持工具保持卵子等微小的操作对象物，对细微电极作用电场，进行操作对象物的透明带的穿孔操作，之后，利用注射毛细管进行注射操作。

图28是表示安装于第六实施方式的各机械手的毛细管和微小的操作对象物的位置关系的图，（a）表示微小的操作对象物即卵子保持于保持毛细管，注射毛细管接近电极的状态，（b）表示电极穿孔卵子的透明带的状态，（c）表示在透明带形成有穿孔的孔的状态，（d）表示驱动注射毛细管，可对穿孔的卵子操作的状态，（e）表示注射毛细管的注射操作的状态，（f）表示注射操作完成的状态。

在本实施方式中，使用图20、图21的操作系统，如图28（a）所示，在保持用机械手14的前端安装有用于保持卵子的保持毛细管25，在注射用机械手16的前端安装有注射毛细管35和前端尖的细微的电极130。

电极130为了对卵子D的透明带T穿孔而使用，与用于施加电压的放大器及信号发生器连接。注射毛细管35与针管连接。电极130和注射毛细管35并列设置于机械手16的前端。

首先，如图28（a）所示，利用保持用机械手14保持由保持毛细管25操作的卵子D。

接着，如图28（b）所示，驱动注射用机械手16，将电极130的前端靠近卵子D，对电极130施加电压，对卵子D的透明带T穿孔。此时，电极130的前端也能够卵子D接触，也能够不接触。

接着，如图28（c），利用电极130对透明带T穿孔后，驱动注射用机械手16，使电极130向图中的右方向退避。在卵子D的透明带T上形成有穿孔的孔T1。

接着，如图28（d），驱动注射用机械手16，平行移动注射毛细管35，设定到对卵子D的操作位置。在注射毛细管35的前端保持精子U。

接着，如图28（e）所示，驱动注射用机械手16，使注射毛细管35从最初对透明带T穿孔的孔T1刺入，进行注射操作，向细胞质S内注入精子U。

接着，如图28（f）所示，使注射毛细管35向图中的右方向退避，注射操作完成。

另外，在注射毛细管35的前端保持有精子U，但该操作优选在电极130对透明带穿孔操作前进行准备。另外，注射毛细管35与电极130之间的距离优选，以在各操作中使注射毛细管35和电极130不相干涉而成为至少1个卵子量的直径以上的方式设置。

以往，在对卵子的透明带穿孔的方法中，主要具有压电促动器的情况和激光的情况这两种。在使用压电促动器的情况下，对玻璃针赋予瞬间的振动，利用在玻璃针内部产生的压力差，对透明带穿孔。在使用激光的情况下，对卵子向垂直方向击中激光，在该部分进行狭缝上的穿孔。

但是，本发明以前的现有的压电促动器有时与透明带穿孔同时因玻璃针对细胞质造成损伤，为了操作需要熟练的技术。在使用激光的情况下，虽然可对透明带容易地穿孔，但是不是小孔，而进行狭缝状穿孔。因此，在卵子上存在大的裂缝，由此，增大对卵子的负担。

本实施方式的目的在于提供在卵子的透明带的穿孔操作中，尽可能地抑制对细胞质的损伤且穿孔小孔的机械手系统。

在本实施方式中，为了在透明带穿孔中不使用压电促动器或激光，如上所述，在透明带穿孔中使用微小电极。在需要显微受精等注射作业的情况下，与机械手的电极安装部并列地安装注射毛细管。利用机械手操作该毛细管，且进行电极的穿孔操作后，进行注射操作。

根据本实施方式，通过电极的穿孔操作，与以往使用的压电促动器相比，可降低穿孔时对卵子赋予振动的情况，且能够防止透明带穿孔时因玻璃针破坏细胞质而使之破灭的情况。

另外，如本发明以前的现有技术那样，为了透明带穿孔而使用激光时，对卵子进行狭缝状穿孔，损伤大，对此，在本实施方式中，未使用高价的激光装置，而使用廉价的电极，能够进行微小的穿孔，能够低损伤地开设小孔。这样，在穿孔后，仅平行移动操作工具就能够从以低损伤形成的微小孔简单且可靠地进行注射操作。

〈第七实施方式〉

接着，参照图29～图34对第七实施方式的机械手系统进行说明。

图29是表示控制第七实施方式的机械手系统的个人计算机（控制器）143的控制系统主要部分的框图。图30是表示配置于本实施方式的机械手系统的开关操作部的例子的图。图31（a）～（e）是表示图30的开关操作部的各操作例的图。图32（a）～（d）是用于说明第七实施方式的机械手进行的向毛细管更换位置的移动动作的图。图33（a）～（d）是用于说明从图32的毛细管更换位置返回到最初的位置的动作的图。图34是从侧面（图20的机械手16侧）观察本实施方式的机械手系统的光源部的概略图。

本实施方式的机械手系统的构成与图20～图22的构成基本相同，电动的机械手14、16及电动的试样载物台121安装于倒置显微镜上，在控制器143的显示部45上确认安装于显微镜的照相机图像，并利用操纵杆147等进行操作，通过开关操作向可容易地安装更换玻璃针（毛细管）的位置移动，在更换后，可自动地返回到最初的显微镜视野下。图29的个人计算机（控制器）143的构成与图21的构成基本相同，但输入开关操作部150、传感器161a、Z轴限位开关162、163的信号。

在本实施方式中，毛细管（玻璃针）的显微镜视野下的位置沿机械手14、16的Z轴（上下方向）配置图29所示的限位开关162、163，限位开关162、163掌握距反应的位置的坐标，向控制器143输入该各坐标信息并进行存储。例如，如图32（a），限位开关162配置于Z轴上方。限位开关163也同样地配置。

如图34的虚线所示，为了确保用于毛细管更换的作业空间，图20的倒置显微镜的光源部126以倒向箭头方向的方式以轴126b为中心转动倾斜而进行退避。使光源部126倾斜后进行毛细管更换操作。如图34所示，在光源部126的腿部126a附近设置图29所示的传感器161a，如果光源部126不倾斜，则接触型传感器161a检测该状态，控制机械手14、16不执行毛细管更换动作。其结果，能够防止误操作引起的光源部126和毛细管的接触。另外，传感器161a也可以为由显微传感器和遮光板构成的光传感器等非接触型传感器。

如图30所示，在机械手系统中配置开关操作部150，例如，设置于显微镜设置部位的附近。开关操作部150具备：电动手动切换开关151；切换保持侧、注射侧的机械手14、16的驱动轴切换开关152；退避置位动作切换开关153。各开关为ON或OFF的按钮切换方式，开关151具有电动按钮151a和手动按钮151b，开关152具有保持按钮152a和注射按钮152b，开关153具有退避按钮153a、中立按钮153b、置位按钮153c。

通过操作开关操作部150的各开关151～153，能够向更换毛细管的位置移动。从显微镜视野下到更换毛细管的位置的移动能够如下进行。

如图34的虚线所示，通过手动使图20的光源部126倾斜。接着，如图31（a）所示，按压电动手动切换开关151的电动按钮151a，利用驱动轴切换开关152选择要驱动的机械手14或16。例如，按压保持按钮152a，选择保持侧机械手14，待机至基于电动按钮151a的电动机的励磁成为ON状态。

接着，在图31（a）中，退避置位动作切换开关153的中立按钮153b为ON，但例如图31（b）所示，当选择退避按钮153a时，保持侧机械手14开始退避动作。参照图32对该退避动作进行说明。

如图32（a）所示，安装于保持侧机械手14的吸移管24前端的毛细管从位于收纳操作对象物的培养皿R的状态驱动保持侧机械手14，以如图32（b）所示地不干涉毛细管的方式向X轴方向退避规定量。

接着，如图32（c）所示，使限位开关162向Z轴方向上方移动到（图29）反应的位置。

接着，如图32（d）所示，向Y轴方向驱动，使吸移管24的安装部向操作者跟前方向移动规定量。在上述的移动后，如图31（c）所示，使中立按钮153b为ON。

如上所述，利用保持侧机械手14使吸移管24前端的毛细管向XYZ轴的各方向移动，在向更换位置移动后，进行毛细管的安装和更换。

接着，如图31（d）所示，当退避中立置位动作切换开关153的置位按钮153c设为ON时，保持侧机械手14使吸移管24前端的毛细管向显微镜视野下移动。

即，如图33（b）所示，保持侧机械手14的XYZ轴从图33（a）的毛细管更换位置的状态向Y轴方向移动，接着，如图33（c）所示，向Z轴方向移动，接着，如图33（d）所示，向X轴方向移动。此时，X轴、Y轴的移动量与图32（b）（d）的移动量分别相同，移动方向相反。Z轴的移动量是由上方向的限位开关163的位置设定的规定量，移动方向为下方。这样，保持侧机械手14能够在最初的显微镜视野下高再现性地使毛细管25返回。

接着，如图31（e）所示，将退避置位动作切换开关153的中立按钮153b设为ON，使光源部126动作并返回到图34的实线表示的最初的位置时，本程序结束。

另外，如果需要，利用电动手动切换开关151将电动机的励磁设为OFF后，进行毛细管的位置的微调节。另外，注射侧机械手16也能够按照同样的顺序移动到毛细管的更换位置，并返回最初的显微镜视野下的位置。

另外，在本实施方式中，在上述实施例中，对机械手每次驱动一方，但也能够同时驱动两方的机械手。此时，如果以X、Y轴方向的移动量不同的方式设定，则能够错开毛细管更换和安装的作业位置，因此，不妨碍作业。

另外，向XYZ轴方向驱动机械手时，进行一连串的动作的程序开始、结束时，在Z轴上方限位开关识别后，重置控制器143上的位置信息。另外，向Z轴方向的驱动必定在最初识别上方的限位开关162（图29）的动作后执行。由此，能够避免例如开关的误操作导致的毛细管的折损。

以往，在机械手上安装毛细管且向显微镜视野下进行位置对齐时，大幅度移动机械手，确保易于安装毛细管的作业空间而进行作业，但此时，机械手多以手动进行操作，因此，具有难以进行毛细管向显微镜视野下返回的位置对齐的问题。

本实施方式提供尽可能减少操作者的机械手的手动操作，可容易地实现毛细管的安装和更换操作的机械手系统，通过顺序驱动实现安装及更换毛细管、将毛细管向显微镜视野下再置这两个操作。

以往，在毛细管更换作业后，难以通过手动操作使机械手移动适当量后返回到最初的位置，对此，根据本实施方式，能够高再现性地在相同位置操作毛细管更换作业，且将毛细管向显微镜视野下进行位置调节时也无需通过手动大幅度驱动机械手，能够高再现性地将毛细管向显微镜视野下附近移动，因此，作业变得容易。

如上所述，能够实现通过一连串的顺序动作，机械手可使毛细管在易于更换及安装毛细管的位置和显微镜视野下往返的操作系统。

〈第八实施方式〉

图35是表示第八实施方式的机械手系统的概略的构成的图。

在图35中，机械手系统10作为用于在显微镜观察下对细胞等微小对象物实施人工操作的系统，具备：显微镜单元12、保持用机械手14、注射用机械手16，在显微镜单元12的左右配置有机械手14、16。

显微镜单元12具备：照相机18、显微镜20、基座22，在基座22的上方配置有显微镜20，照相机18与显微镜20连接。在基座22上能够载置细胞等微小对象物，从显微镜20对基座22上的细胞（未图示）照射光。当由基座22上的细胞反射后的光入射到显微镜20时，与细胞相关的光学图像在显微镜20被放大后，被照相机18拍摄，在显示部45显示照相机18拍摄的图像，可观察细胞。

保持用机械手14作为正交3轴构成的机械手，具备：保持吸移管24、XY轴工作台26、Z轴工作台28、驱动XY轴工作台26的驱动装置30、驱动Z轴工作台28的驱动装置32。保持吸移管24与Z轴工作台28连接，Z轴工作台28上下移动自如地配置在XY轴工作台26上。XY轴工作台26以通过驱动装置30的驱动沿着X轴或Y轴移动的方式构成，Z轴工作台28以通过驱动装置32的驱动沿着Z轴（沿着垂直轴向）移动的方式构成。

与Z轴工作台28连接的保持吸移管24以如下方式构成，即，在其前端安装有保持毛细管25，根据XY轴工作台26和Z轴工作台28的移动，以三次元空间为移动区域进行移动，利用保持毛细管25保持基座22上的细胞等。

注射用机械手16作为正交3轴构成的机械手，具备：注射吸移管34、XY轴工作台36、Z轴工作台38、驱动XY轴工作台36的驱动装置40、驱动Z轴工作台38的驱动装置42，注射吸移管34与Z轴工作台38连接，Z轴工作台38上下移动自如地配置于XY轴工作台36上，驱动装置40、42与控制器43连接。

另外，在图35中，机械手14、16是从下方按照X轴Y轴Z轴的顺序进行驱动的构成，但不限定于该构成顺序（配置方法），也能够按照其它顺序构成，例如，也能够是将吸移管24、34与X轴或Y轴的工作台连接的构成。

XY轴工作台36以通过驱动装置40的驱动，沿着X轴或Y轴移动的方式构成，Z轴工作台38以通过驱动装置42的驱动，沿着Z轴（沿着垂直轴向）移动的方式构成。在与Z轴工作台38连接的注射吸移管34的前端安装注射毛细管35，注射毛细管35为针状，插入基座22上的细胞等。

XY轴工作台36和Z轴工作台38通过驱动装置40、42的驱动，以包含基座22上的细胞等的三次元空间为移动区域进行移动，并作为将注射吸移管34粗动驱动到例如注射毛细管35插入基座22上的细胞的插入位置的粗动机构（三次元轴移动工作台）而构成。

另外，这些工作台36、38除了作为移动工作台的功能之外，还具备作为纳米定位的功能，以往返移动自如地支承注射吸移管34，且沿着其长度方向（轴向）微动驱动注射吸移管34的方式构成。

具体而言，作为纳米定位，在XY轴工作台36和Z轴工作台38上附加（内置）有图2所示的微动机构44。图36是表示附加于图35的XY轴工作台36、Z轴工作台38的微动机构的例子的剖面图。

图36的微动机构44具备构成压电促动器主体的壳体48，在形成大致圆筒状的壳体48内插通有螺纹轴50，并且，在螺纹轴50的外周侧收纳有圆筒状的压电元件54、圆筒状的衬圈56a，轴承58A、60A夹着内圈衬圈62而通过锁止螺母66A固定收纳于螺纹轴50。

轴承58A、60A分别具备：内圈58a、60a；外圈58b、60b；插入内圈58a、60a与外圈58b、60b之间的滚珠58c、60c，各内圈58a、60a经由内圈衬圈62嵌合于螺纹轴50的外周面，各外圈58b、60b嵌合于壳体48的内周面，可旋转地支承螺纹轴50。轴承58A通过与嵌合于壳体48的内周面的衬圈56a的抵接，经由压电元件紧固盖64，由此，赋予预压。在壳体48的一端侧形成有用于通过用于对压电元件施加电压的信号线的孔48a、48b。预压调节通过调节衬圈56a的长度，而调节按压力，对轴承58A、60A赋予适当的预压力。由此，对轴承58A、60A赋予规定的预压，并且在轴承58A、60A的外圈之间形成作为轴向间距离的间隙63。

压电元件54经由分别插入孔48a、48b内的引线70A、72A与图35的控制器43连接，作为根据来自控制器43的电压，沿着注射吸移管34的轴长度方向伸缩的压电促动器的一构件而构成。

若从控制器43对压电元件54施加注射用电压，则对注射毛细管35进行用于插入基座22上的细胞的穿孔动作，另外，若从控制器43施加微动用电压，使螺纹轴50沿着其的长度方向（轴向）微动，微调节注射毛细管35的位置。

另外，在设定对压电元件54的注射用电压时，配合操作对象的细胞的性质等，可调节电压振幅及电压波形。另外，在图36中，使用圆筒型的压电元件，但不限于此，例如也能够是方筒型。

在控制器43驱动注射用机械手16时，粗动驱动XY轴工作台36和Z轴工作台38，将安装于注射吸移管34前端的注射毛细管35向基座22上的细胞接近定位后，使用微动机构44对注射毛细管35进行微动驱动。

图35的控制器43由具备例如作为运算装置的CPU（中央运算处理装置）及作为存储装置的RAM、ROM等硬件资源的微型计算机构成，以规定的程序为基础进行各种运算，根据运算结果，向驱动装置40、42等输出驱动指令，并且，作为使照相机18拍摄的细胞的图像及运算结果相关的信息等显示于由CRT或液晶面板构成的显示部（个人电脑显示器）45的画面上的控制装置构成。

图37是表示图35的控制器43的控制系统主要部分的框图。图38是表示图35、图37的操纵杆的具体例的立体图。

作为粗动用电动机，在图35的机械手16的驱动装置40、42中内置有例如步进电动机46（图37），以通过直线导轨或滚珠丝杠等将步进电动机46的旋转转换成直线运动的方式构成。如图37所示，控制器43的CPU44A在粗动时经由驱动器（省略图示）对步进电动机46指令驱动，另外，在微动时经由放大器（省略图示）对压电元件54指令驱动。

为了切换图35的机械手16的粗动和微动的驱动，如图1、图37所示，使用与控制器43连接的操纵杆47。

图37的控制器43的CPU44A从操纵杆47输入与操作方向有关的信号时，判别操纵杆47的操作方向，例如，如图38所示，从操纵杆47位于中立位置、注射用机械手16停止的状态，操作者握住主体部（手柄）47e使其倒向右侧R进行操作时，驱动步进电动机46，粗动驱动注射毛细管35。

另外，如图38所示，操纵杆47具有手柄479被弹簧47j支承，且通过向左右方向旋转手柄479来指示操作的机构。在图37中，当手柄479向右扭转时，针管以玻璃针内成为正（负）压的方式驱动，当向相反侧扭转时，进行相反的动作。

另外，如图38所示，操纵杆47也能够具备在其上部并列配置的第一及第二按钮开关47a、47b。在该情况下，在图38中，当按压第一按钮开关47a使其接通时，驱动压电元件54，注射毛细管35在接近细胞的位置进行微小量的移动，由此,进行对细胞的穿孔动作。另外，当按压第二按钮开关47b使其接通时，驱动步进电动机46，以从细胞内的位置拔出注射毛细管35的方式向后退方向C（图39）驱动。另外，代替第二按钮开关47b，也能够通过按压第三按钮开关47c，进行向后退方向C的驱动。

如上所述，扭转操纵杆47的手柄479的方向和针管的驱动方向能够以易于使用者使用的方式设定。通过扭转操纵杆47的手柄479，控制器43读取其位置信息，乘以增益，变换成速度指令，驱动与针管连接的电动机。因此，如果大幅度扭转操纵杆47的手柄479，能够以快速的速度驱动针管。该增益能够以易于用户使用的方式设定。例如，即使对使用不熟习的用户较小地设定增益且大幅度地扭转操纵杆47的手柄479，那么，如果以不用高速驱动针管的方式设定，则可防止操作中的误动作，且也能够较小微量的调节。

需要在注射玻璃针内保持细胞或精子的操作时，细胞或精子有时附着于培养皿底，针管的速度需要总是可变，或快速地进行负压和正压驱动的切换。此时，可根据扭转操纵杆47的手柄479的大小来改变速度，通过切换扭转的方向，切换针管的驱动方向，因此，能够进行操作性良好进行处理操作。这样，可利用一个操作部（手柄）操作机械手、针管，因此，与以往相比，没有更换操作部的烦恼。另外，通过扭转操纵杆的手柄，能够容易地驱动针管，因此，即使大幅度扭转操纵杆的手柄，通过以微小地驱动针管的方式设定并使用，与通过手动微小地旋转手柄时相比，可避免操作的难度。

接着，参照图35～图39对图35～图38的机械手系统10的动作进行说明。图39（a）～（d）是示意性地表示图35的显微镜单元12的显微镜视野，且用于说明用于对卵子的注射的各步骤的图。

如图39（a）所示，在驱动保持用机械手14，利用保持毛细管25保持基座22上的卵子D的状态下，将图37、图38的操纵杆47向右侧R操作，驱动步进电动机46，使注射毛细管35的前端35a向卵子D接近。

接着，如图39（b）所示，将操纵杆47向左侧L操作，利用控制器43驱动步进电动机46，使注射毛细管35的前端35a与卵子D抵接。

接着，如图39（c）所示，从图37、图38的控制器43施加注射用电压来驱动压电元件54，基于初始设定的注射用电压的信号波形，利用压电元件54，注射毛细管35由前端35a进行穿孔动作，注射毛细管35的前端35a向前进方向B通过卵子D的透明带而插入卵子D内，从注射毛细管35注入精子进入的溶液。

另外，压电元件54的穿孔动作优选为，压电元件54的驱动时间根据卵子个体差异而不同，因此，在按压按钮开关47a期间，继续驱动压电元件54，当松开按钮开关47a时，压电元件54断开。

另外，也能够根据扭转手柄479的力的大小、扭转的速度，驱动针管，可改变来自注射毛细管35的溶液的注入速度。在该情况下，优选的是，在以慢的速度、较弱的力扭转手柄479的情况下，减慢注入速度，相反，在以快速的速度、较强的力扭转手柄479的情况下，加快注入速度。另外，在手柄479的操作速度及操作力在操作中途变化的情况下，也能够对应于此而改变注入速度。

接着，为了进行上述注射动作后的操作，如图39（d）所示，图37、图38的操纵杆47也能够具备上部的第二按钮开关47b。当按压第二按钮开关47b时，驱动步进电动机46，沿着注射吸移管34的轴长度方向驱动，且向后退方向C驱动注射毛细管35，由此，从细胞D内拔出。

如上所述，根据图35～图39的本实施方式，能够利用一个操纵杆进行压电元件54的穿孔动作及从注射开始到从细胞（卵子D）拔出注射毛细管35的操作，不需要操纵杆47的其它部分的操作，并且，能够只用操纵杆47操作，因此，作为整体，操作变得容易。另外，通过形成为扭转所述操作的操作，能够稳定地执行初始设定的动作，因此，能够减少人为的误差，并且，稳定地反复进行各操作。

另外，在使用按钮开关的情况下，在上述的基础上，第一及第二按钮开关47a、47b在操纵杆47的上部并列，因此，能够简单地持续按压按钮开关47a、47b，能够连续地精确且容易地进行穿孔动作、注射动作及拔出注射毛细管的动作。

接着，也可以代替上述操纵杆47的操作，以使用图35的鼠标49在显示部45的画面上操作的方式构成。即，在图40的显示部45的画面45a上，显示例如图39那样的显微镜视野的图像，并且，显示通过图35的鼠标49进行单击，进行与开关同样的动作的按钮41a～41e。通过利用鼠标49操作这些按钮41a～41e，能够进行与图39（a）～（d）同样的操作。

即，通过鼠标49单击显示于画面45a上的粗动按钮41a，驱动步进电动机46，如图39（a）所示，使注射毛细管35的前端35a向卵子D接近。在此，也能够单击停止按钮41b并停止。

接着，单击粗动按钮41a，驱动步进电动机46，如图39（b）所示，移动注射毛细管35并使前端35a与卵子D抵接。

接着，当单击注入按钮41d时，施加注射用电压，驱动压电元件54，如图39（c）所示，注射毛细管35利用前端35a进行穿孔动作，进行注入。

接着，在上述的注射动作后，当单击后退按钮41e时，驱动步进电动机46，如图39（d）所示，通过向后退方向C驱动注射毛细管35，从细胞D内拔出。

另外，在上述的图37～图39及图4中，利用两个按钮分别进行了穿孔动作和注射动作、拔出注射毛细管的动作，但也能够通过按压一个按钮，自动地连续进行从穿孔动作和注射动作到拔出注射毛细管的动作。

以上，对用于实施本发明的最佳的方式进行了说明，但本发明不限于此，能够在本发明的技术的思想范围内进行各种变形。例如，在图38中，以手柄479的扭转操作及按钮开关47a、47b为例子进行了说明，但其它按钮开关也能够具备相同的功能，操作者能够对易于操作的其它按钮开关分配相同的功能。

另外，作为图35的鼠标49，也能够以如下方式构成，即，使用具有按钮开关的鼠标，通过按压付属于该的鼠标49的按钮开关，进行与操纵杆47的第一及第二按钮开关47a、47b相同的操作。在该情况下，粗动和微动的切换也能够利用例如与图40相同的按钮41a、41b、41c进行。

另外，也能够使用操纵杆及鼠标以外的指示器，例如，也能够使用手写板等，在按钮不足时，优选在画面上设置可单击的按钮。

〈第九实施方式〉

第九实施方式的机械手系统10的构成与图35的构成相同。即，如图35所示，机械手系统10作为用于在显微镜观察下对细胞等微小对象物实施细微的人工操作的系统，具备：显微镜单元12、保持用机械手14、注射用机械手16，在显微镜单元12的左右配置有机械手14、16。显微镜单元12具备：照相机18、显微镜20、基座22，在基座22的上方配置有显微镜20，在显微镜20上连接有使用了CCD及CMOS等拍摄元件的照相机18。在基座22上可载置细胞等微小对象物，从显微镜20对基座22上的细胞（未图示）照射光。当被基座22上的细胞反射的光入射到显微镜20时，与细胞相关的光学图像被显微镜20放大后，被照相机18拍摄，并在显示部45显示照相机18拍摄的图像，可观察细胞。

另外，机械手系统10的各部与图35的各部一样，因此，省略其说明。另外，作为纳米定位，在XY轴工作台36和Z轴工作台38上附加（内置）有微动机构44，但该微动机构44与图36所示的微动机构相同，因此，其说明省略。

图43是表示第九实施方式的图35的控制器43的控制系统主要部分的框图。图44是表示分割图43的显示部的画面的例子的图。

作为粗动用电动机，在图35的机械手16的驱动装置40、42中内置有例如步进电动机46（图37），步进电动机46的旋转以利用直线导轨或滚珠丝杠等变换成直线运动的方式构成。如图43所示，控制器43的CPU44A在粗动时经由驱动器（省略图示）对步进电动机46指令驱动，另外，在微动时，经由放大器（省略图示）对压电元件54指令驱动。

通过图43的显示部45、图像处理部80A、控制显示部45和图像处理部80A的CPU44A构成图像显示装置。即，图43的CPU44A控制显示部45的画面显示方式，如图44所示，将显示部45的画面45a分割成例如画面81A、82A这两个画面。由设于图1的显微镜20的照相机18拍摄的显微镜图像作为细胞等微小对象物的图像分别显示于各分割画面81A、82A。

来自照相机18的图像在图43的图像处理部80A实施各种图像处理，例如，能够将微小对象物的显微镜图像按照希望的倍率进行缩小或放大处理。即，图像处理部80A对输入图像按照规定的算法柔性地进行缩小处理或放大处理，形成缩小或放大的输出图像。

如图44所示，在图像处理部80A进行了放大处理后的例如显示倍率为10倍（×10）的显微镜图像显示于画面81A，显示倍率为40倍（×40）的同一显微镜图像显示于画面82A。

图45为表示图43的操纵杆的具体例的立体图。如图35、图43所示，使用与控制器43连接的操纵杆47，例如，如图44所示，从操纵杆47位于中立位置、注射用机械手16停止的状态，操作者握住主体部47e将其向右侧R或左侧L操作时，驱动步进电动机46，粗动驱动注射毛细管35。

另外，如图45所示，操纵杆47具备在其上部并列配置的第一及第二按钮开关47a、47b，当按压第一按钮开关47a接通时，通过驱动压电元件54，注射毛细管35在接近细胞的位置进行微小量的移动，进行对细胞的穿孔动作。另外，当按压第二按钮开关47b接通时，驱动步进电动机46，以从细胞内的位置拔出注射毛细管35的方式向后退方向C（图39）驱动。另外，该动作也能够通过扭转操纵杆47的手柄479而进行动作指示。

另外，如图45所示，也可以使用设置于操纵杆47上部的帽形开关47d来代替第二按钮开关47b的所述按钮操作。另外，图45的按钮开关47a旁边的第三按钮开关47c等其它按钮开关也能够具备相同的功能，操作者也能够对易于操作的其它按钮开关分配相同的功能。

接着，参照图43～图45，进而参照上述的图39对本实施方式的机械手系统10的动作进行说明。

如图39（a）所示，在驱动保持用机械手14，且利用保持毛细管25保持基座22上的卵子D的状态下，将图43、图45的操纵杆47向右侧R操作，驱动步进电动机46，使注射毛细管35的前端35a接近卵子D。

接着，如图39（b）所示，将操纵杆47向左侧L操作，利用控制器43驱动步进电动机46，使注射毛细管35的前端35a与卵子D抵接。

接着，如图39（c）所示，当按压图45的操纵杆47的上部的第一按钮开关47a时，从控制器43施加注射用电压，驱动压电元件54，基于初始设定的注射用电压的信号波形，利用压电元件54，注射毛细管35由前端35a进行穿孔动作，注射毛细管35的前端35a向前进方向B通过卵子D的透明带而插入于卵子D内，利用注射毛细管35注入精子进入的溶液。

另外，压电元件54的穿孔动作优选构成为，由于压电元件54的驱动时间因卵子的个体差异而不同，故而在按压按钮开关47a的期间继续驱动压电元件54，当松开按钮开关47a时，压电元件54断开。

接着，上述的注射动作后，如图39（d）所示，当按压图45的操纵杆47上部的第二按钮开关47b时，通过驱动步进电动机46，沿着注射吸移管34的轴长度方向驱动，将注射毛细管35向后退方向C驱动，从细胞D内拔出。

如上所述，根据本实施方式，只通过按钮开关47a、47b的按压动作，就能够执行从压电元件54的穿孔动作及注射开始到从细胞（卵子D）拔出注射毛细管35的操作，不需要操纵杆的杆操作，操作变得容易。另外，通过按钮操作进行上述操作，能够稳定地执行初始设定的动作，因此，能够减少人为的误差，并且，稳定地反复进行各操作。

另外，第一及第二按钮开关47a、47b在操纵杆47的上部并列设置，因此，能够简单地持续按压按钮开关47a、47b，能够连续地精确且容易地进行穿孔动作及注射动作及拔出注射毛细管的动作。

在进行上述图39（a）～（d）的各操作时，如图44所示，能够在显示部45的二等分了画面81A、82A上同时显示关于同一显微镜图像的低倍率图像和高倍率图像，以低倍率图像掌握细胞D的状态，且以高倍率图像执行对细胞D的细微的各操作。例如，在进行图39（b）的操作时，如图10所示，在二等分后的画面81A、82A中显示低倍率图像和高倍率图像，操作操纵杆47，能够以画面81A的低倍率图像掌握细胞D的整体，一边观察画面82A的高倍率图像一边使注射毛细管35的前端35a与卵子D抵接。

以上，根据本实施方式的机械手系统10，在利用机械手14、16操作细胞等微小对象物时，利用一个照相机18进行显微镜图像的收录，例如，能够收录于PC（个人电脑）等中。将收录的显微镜图像分成显示部45的两个画面81A、82A并能够以不同的显示倍率显示，例如，在画面81A中，显示倍率为10倍，在画面82A中，显示倍率为40倍。由此，总是能够一边以低倍率图像掌握显微镜下的试样状态一边以高倍率图像进行细微的操作。另外，可省略更换显微镜的物镜的时间，并且，不需要高倍率的物镜。另外，显微镜方面，也能够不使用电动旋转器等高价的产品，可有助于机械手系统整体的成本降低。

以上，对用于实施本发明的优选方式进行了说明，但本发明不限于此，能够在本发明的技术的思想范围内进行各种变形。例如，能够变更图44的画面81A、82A的显示倍率，例如，也能够将一方设为大致等倍，将另一方设为基于数码变焦的希望的倍率。另外，显示部45的分割画面不限于两个画面，也能够如3个画面、4个画面那样进行多个分割。

〈第十实施方式〉

图46是表示第十实施方式的机械手系统的概略的构成的立体图。图47是表示图46的注射用电动3轴机械手的概略的构成的立体图。

图46表示将图35的机械手系统10更具体化的机械手系统500。即，如图46所示，本实施方式的机械手系统500具备：保持用的电动3轴（XYZ）机械手140、注射用的电动3轴（XYZ）机械手160、倒置显微镜120A、电动的试样载物台110，各电动3轴机械手140、160以与倒置显微镜120A成为一体的方式安装。另外，电动3轴机械手140、160也能够以与试样载物台110成为一体构造的方式安装，由此，不易受到来自外部的振动等影响。

在注射用的电动3轴机械手160上，以使可利用电动调节压力的针管340在设置轴方向上往复运动的方式安装有可电动驱动及压电元件驱动的螺母旋转型促动器170。在保持用的电动3轴机械手140上也安装有相同的螺母旋转型促动器191。

倒置显微镜120A具有电动对焦促动器、切换物镜的旋转器部及用于向观察对象物照射光的光源。

另外，为了提高各电动3轴机械手140、160设置时的稳定性，设置有用于沿重力方向支承各电动3轴机械手140、160的脚部149、169。在图46中，各脚部149、169相对于各电动3轴机械手140、160各配置于一处，但也能够配置于多处。

如图47所示，电动3轴机械手160沿3轴（XYZ）方向组合三个单轴促动器161、162、163而构成。各单轴促动器161～163由步进电动机、联轴器、BS（滚珠丝杠）、导向构件和滑块构成，为了防止超程，在驱动轴向两端设置有限位开关。另外，通过切断各单轴促动器161～163的步进电动机的励磁，也能够成为利用各单轴促动器161～163的各手动旋钮161a、162a、163a，将机械手160在各轴向上手动操作的构成。电动3轴机械手140也同样地构成。

将单轴促动器163作为Z轴方向的驱动用，在该Z轴滑块163b上配置有θ载物台164，另外，在θ载物台164上配置有螺母旋转型促动器170。θ载物台164用于调节螺母旋转型促动器170的设置角度，为手动型，但也能够构成为电动类型。θ载物台164的设置角度以与安装于针管340的玻璃制的注射毛细管341的折弯角度或注射角度一致的方式设定。

接着，参照图48、图49对图46、图47的螺母旋转型促动器170进行说明。图48是沿与θ载物台164的平面平行的方向剖切图47的螺母旋转型促动器170观察到的剖面图。图49是图47、图48的螺母旋转型促动器170的立体图。

如图48、图49所示，螺母旋转型促动器170具备构成作为压电促动器的主体的壳体480，以吸移管状的针管340为驱动对象，在形成大致筒状的壳体480内插通有在外周侧具有螺纹部的螺纹轴520和包围螺纹轴520的中空状的旋转轴540。壳体480的底部固定于基座560，作为微动机构、纳米定位而构成。

在螺纹轴520的前端侧，经由夹具580连接吸移管状的针管340的根侧，在螺纹轴520的中间，安装有螺纹轴520外周的螺纹部和作为螺纹结合的螺纹构件的滚珠丝杠螺母（BS螺母）600，在夹具580与螺纹轴520之间连接有滑块620。滑块620配置在与基座560大致正交的方向，夹着切口640而与直线导轨660连接。直线导轨660配置在基座560底部侧，经由轴承680沿着螺纹轴520的轴向移动自如地与基座560连接。

即，直线导轨660对照螺纹轴520轴向的移动，使支承螺纹轴520前端侧的滑块620沿着基座560进行往返移动。此时，经由滑块620，利用直线导轨660滑动自如地支承螺纹轴520中比滚珠丝杠螺母600更靠针管340侧的部位，因此，能够向针管340传递螺纹轴520的直线运动。

滚珠丝杠螺母600固定于旋转轴540的轴向一端侧（前端侧）的台阶部540a，并且，与螺纹轴520外周的螺纹部进行螺纹结合，自如地支承螺纹轴520沿着其轴向进行往返移动（直线运动）。即，滚珠丝杠螺母600作为用于将旋转轴540的旋转运动变换成螺纹轴520的直线运动的构件而构成。

旋转轴540的轴向另一端侧与中空电动机700内的旋转部连接。中空电动机700的壳体740的底部侧在基座560上经由作为弹性体的橡胶垫圈760固定有螺栓780。当驱动中空电动机700时，旋转轴540旋转，旋转轴540的旋转运动经由滚珠丝杠螺母600传递到螺纹轴520，螺纹轴520沿着其轴向进行直线运动。

另一方面，与旋转轴540的台阶部540a邻接，将内圈衬圈840置于中间而收纳有轴承800、820。轴承800、820分别具备：内圈800a、820a；外圈800b、820b；插入内圈与外圈之间的滚珠800c、820c，各内圈800a、820a与旋转轴540的外周面嵌合，各外圈800b、820b与壳体480的内周面嵌合，旋转自如地支承旋转轴540。轴承800、820将内圈衬圈840置于中间，利用锁止螺母860固定于旋转轴540。轴承800通过与壳体480内的台阶部540a和圆环状垫片900抵接，限制旋转轴540向轴向的移动。在轴承820的外圈820b与壳体480的盖880之间压入有圆环状压电元件920和圆环状垫片900。

另外，各轴承800、820、压电元件920通过调节垫片900的长度，关闭盖880，来赋予预压。具体而言，当调节垫片900的长度，关闭盖880时，与该位置对应的联接力作为沿着轴向的按压力对轴承820和轴承800的外圈820b、800b赋予预压，同时对压电元件920也赋予预压。由此，对轴承800、820及压电元件920赋予规定的预压，在轴承800、820的外圈之间形成作为轴向间的距离的间隙940。

压电元件920经由引线（未图示）与作为控制器的个人电脑（PC）430（参照图51）连接，作为根据来自个人电脑430的电压沿着旋转轴540的长度方向（轴向）进行伸缩的压电促动器的一构件而构成。即，压电元件920响应来自个人电脑430的施加电压，沿着旋转轴540的轴向伸缩，并使旋转轴540沿着其轴向微动。当旋转轴540沿着轴向微动时，该微动经由螺纹轴520向针管340传递，微调节针管340的位置。

如上所述，螺母旋转型促动器170利用中空电动机700将滚珠丝杠螺母600的旋转运动变换成螺纹轴520的直线运动并使螺纹轴520直动，但安装于螺纹轴520的针管340在中空电动机700的驱动时，利用直线导轨660不旋转，而具有止转的功能。因此，通过中空电动机700的驱动，针管340可直线往復运动。

图48、图49的螺母旋转型促动器170通过驱动中空电动机700，驱动针管340，并置位于显微镜视野中央部，另外，具有从显微镜视野中央部退避的功能，通过驱动压电元件920，能够协助安装于针管340前端的玻璃毛细管341（图47）进行的对细胞（卵子）的穿孔动作。

接着，参照图50对图46的试样载物台110进行说明。图50是表示图46的试样载物台110的立体图。如图50所示，试样载物台110以两个单轴促动器111、112双轴向地配置，使试样台113向双轴向移动的方式构成，其安装于图46的倒置显微镜120A上。在驱动试样载物台110的各促动器111、112的各电动机的轴端分别安装有手动旋钮111a、112a，通过切断各电动机的励磁，也能够手动操作。

接着，参照图51对作为控制图46的机械手系统500的控制器的个人电脑进行说明。图51是用于说明关于图46～图50的机械手系统500的个人电脑的控制系统的主要部分框图。

图51的个人电脑（个人计算机）430具备：进行各种控制的CPU（中央运算处理装置）431；存储于存储装置且在使用机械手系统500时读出的程序432；由液晶面板及CRT等构成的显示部433；能够在硬盘或光盘等记录介质保存显微镜图像等的存储部430A；经由因特网等网络与外部通信的接口的通信部430b。另外，由操作者操作的操纵杆470及鼠标470a是向经由网络可与个人电脑430连接的其它个人电脑的输入装置。个人电脑430利用CPU431基于由通信部430b经由程序432的动作及网络从外部接收的操纵杆470及鼠标470a的各操作的操作信号，控制机械手系统500的各部分。

即，个人电脑430驱动信号发生器438，通过该信号，经由压电放大器434，驱动由螺母旋转型促动器170的压电元件构成的压电元件920。另外，个人电脑430经由接线盒435分别电连接：螺母旋转型促动器170；电动三轴机械手140、160；试样载物台110；使显微镜120A的手柄电动旋转的对焦促动器436，并且分别驱动：螺母旋转型促动器170的中空电动机700、电动三轴机械手160的各单轴促动器161～163、试样载物台110的各单轴促动器111、112及对焦促动器436。另外，关于显微镜120A，物镜的旋转器部及光源的光量调节也能够进行电动驱动。

另外，在机械手160上含有进行针管340的压力调节的注射电动机，通过同样地驱动控制该电动机，能够调节注射的压力。另外，在显微镜120A上配置有由拍摄元件构成的照相机437，由照相机437拍摄到的显微镜图像显示于个人电脑430的显示部433。

另外，也同样地驱动保持用的机械手140，但在机械手140上含有进行保持毛细管的压力（负压）调节的注射电动机，通过同样地驱动控制该电动机，能够调节注射的压力（负压）。

接着，参照图52对图51的操纵杆进行说明。图52是表示图51的操纵杆的例子的立体图。

所述的机械手系统500使用至少两个操纵杆470进行操作。作为一个例子，操纵杆470使用图52所示那样的手柄479和配置有多个按钮471～477的操纵杆。

通过图52的操纵杆470的手柄479和多个按钮471～477在机械手系统500中可执行下表1所示例那样的操作。保持侧的操纵杆470的手柄479通过向右方向R、左方向L倾斜（倒），可向X轴方向、Y轴方向驱动机械手140、160，通过旋转（扭转），可向Z轴方向驱动。另外，注射侧的操纵杆470与第一实施方式同样，通过扭转手柄479，也能够控制注射动作。另外，在表1中，四方向的帽形开关477的为左右方向的两个开关，同样，“↓↑”为上下方向的两个开关。另外，负压＋、压力＋是各注射电动机的压力绝对值的增加，负压－、压力－是压力绝对值的减少。微动驱动Z＋、－是相对于Z轴方向的移动量的增加、减少。

[表1]

另外，对表1那样的手柄479和多个按钮471～477的各操作的设计能够以操作者便于使用的方式适当变更。另外，以细胞操作驱动压电元件920时，具有需要以多个参数驱动的可能性，但在该情况下，通过增设同样的按钮可对应。

另外，也能够是使用的操纵杆470根据推倒手柄479（倾斜）的程度进行速度调节，离开时，停止机械手140、160的驱动的类型（速度指令型），也能够是对应于推倒了手柄479的量来驱动机械手140、160的类型（位置控制型）。另外，上述那样的操作所使用的接口除了操纵杆以外，还能够使用例如作为图51的鼠标470a存在多个按钮的二维或三维鼠标。

接着，参照图53对个人电脑430的显示部433所显示的控制器画面进行说明。图53是表示图51的个人电脑430的显示部433所显示的控制器画面的一个例子。

与上述的图44同样地，在个人电脑430的显示部433的控制器画面上，将照相机437的显微镜图像以至少两个画面显示，例如，如图53所示，在第一显示画面433a中能够以标准倍率显示显微镜图像，在第二显示画面433b中能够以放大倍率显示。在图53的例子中，通过机械手系统500操作卵子D，在第一显示画面433a中以标准倍率显示针管340前端的注射毛细管341对以负压保持于玻璃制的保持毛细管342上的卵子D进行穿孔动作的状态，在第二显示画面433b中以放大倍率显示。由此，与图10同样地，参照低倍率的显微镜图像和高倍率的显微镜图像时，没有变更显微镜图像的显示倍率的必要性，能够进行机械手系统500的迅速的操作处理，并且，总是能够以标准倍率的图像掌握显微镜下的细胞（卵子）等试样的状态，且以放大倍率的图像进行细微的操作。

在显示部433的控制器画面中，如图53所示，在大致中央左右配置有第一、第二显示画面433a、433b，并且在其下侧配置有动作状态显示面板433c，在其上侧配置有图像操作面板433d、试样载物台操作面板433e及机械手操作面板433f，能够利用鼠标470a分别进行操作。

在动作状态显示面板433c中，在显示部433g显示机械手140、160的实际的XYZ位置坐标等，另外，配置有在操纵杆470的按钮操作时，可识别按压哪个按钮的显示部433h，能够边观察图像边掌握操作状态，另外，配置有机械手140、160的电动和手动的切换部433i及休止按钮433j。

另外，在图像操作面板433d中配置有第一、第二显示画面433a、433b的图像的倍率菜单433k及图像的显示位置菜单433m，操作者能够调节图像的倍率及显示位置。另外，显微镜图像通过控制器画面上的鼠标470a进行的操作可保存于存储部430A，另外，通过按压控制器画面上的按钮，也能够保存动画。

另外，在试样载物台操作面板433e配置有调节试样载物台110的驱动参数的菜单433n，并且配置有能够进行XY驱动、原点返回等操作的按钮。试样载物台110可边观察显示画面433a、433b上的显微镜图像边通过按钮操作而驱动。例如，能够仅在按压按钮的期间向＋X方向移动。

另外，在机械手操作面板433f中具有调节机械手140、160的驱动参数的菜单433p，操作者能够设定成喜好的参数进行使用。另外，在机械手操作面板433f中配置有驱动图47～图49的螺母旋转型促动器170的按钮433q。通过按压该按钮433q，在预先设定的进程中驱动螺母旋转型促动器170，将针管340向显微镜中心部置位，还能够使之退避。

另外，如上所述，螺母旋转型促动器170及试样载物台110能够通过图53的控制器画面上的按钮操作进行，但也能够利用操纵杆470等进行。

根据专利文献4那样现有的机械手系统，在显微镜设置部位设置操纵杆等，操作者边观察边操作目镜，但在这样的操作中，不能在目视操纵杆的操作的状态下进行，因此，使用中需要熟练的技术，对此，根据上述的机械手系统500，能够边观察显示部433的控制器画面边目视操纵杆470的操作，并且，在控制器画面中也显示操纵杆470的操作状态，因此，能够简单且可靠地使用机械手系统500。

〈第十一实施方式〉

接着，参照图54对第十一实施方式的可远程操作的操作系统进行说明。图54是用于说明经由第十一实施方式的网络能够远程操作的操作系统的示意图。

如图54所示，本实施方式的操作系统901通过网络通信可远程操作地构成所述的机械手系统500。

在操作系统901中，将机械手系统500及作为控制器的人电脑PC1与接线盒435的各连接器连接。PC1也能够与图51的个人电脑430相同，但在图54中，安装有用于控制机械手系统500的程序（1）。

另外，在操作系统901中，如图54所示，另外准备用于远程操作的个人电脑PC2，且与PC1一同可连接于网络N。作为网络N，也能够是因特网，还能够是专用线路或设于特定区域的网络等。

用于远程操作的个人电脑PC2具备：经由因特网等网络N，与外部通信的接口即通信部PC21；由液晶面板或CRT等构成，且利用Web页面可显示显微镜图像及作为控制程序的控制画面的显示部PC22；进行各种控制的中央运算处理装置（CPU）PC23，作为指令输入装置，连接有被操作者操作的接口PC24。

个人电脑PC2经由网络N与PC1连接，通过图54的通信A，接收从PC1发送的图像信息及控制器信息，在显示部PC22显示显微镜图像及控制程序画面，并且，通过通信B对PC1发送从接口PC24输入的接口信息，PC1基于接收到的接口信息，操作机械手系统500。

接口PC24也能够是例如操纵杆470（图51、图52）或鼠标470a（图17），在操纵杆470的情况下，能够将图18的手柄479和多个按钮471～477分配成与所述的表1一样的操作。

对图54的操作系统901的远程操作进行说明。首先，通过对图46的机械手系统500设定机械手操作所需要的注射毛细管341（图47、图53）、保持毛细管342（图53）及试样进入的培养皿等，设为可执行机械手操作的状态。

接着，启动PC1及PC2，经由网络N连接，并且，在图54的PC1中启动用于驱动机械手系统500的程序（1）。为了远程操作启动的程序（1）本身，当从PC1经由网络N对PC2发送控制器信息时，在PC2的显示部PC22中显示Web页面的控制程序画面。另外，由照相机437拍摄的显微镜图像信息从PC1经由网络N发送至PC2，并显示于显示部PC22。当以这样的构成执行程序（1）时，通过来自与PC2连接的接口PC24的指令输入信号，可控制机械手系统500，且，在PC1上启动的程序（1）可显示于PC2上打开的Wb页面内进行控制，能够在PC2上进行机械手系统500所有的操作。这样，能够利用PC2远程操作机械手系统500。另外，PC2的显示部PC22的控制程序画面（控制器画面）也能够是图53那样的画面显示的构成，不限定于图53的例子。

通过图55说明图54的变形例。如图55所示，在PC2中安装用于通过来自接口PC24的信号控制机械手系统500的程序（2），当启动程序（2），在PC2中从接口PC24输入指令输入信号时，通过在程序（2）中向PC1发送接口信息，PC1的程序（1）经由网络N读取由程序（2）发送的接口信息，能够在PC2上进行机械手系统500所有的操作。

接着，参照图56对本实施方式的可远程操作的操作系统的其它例子进行说明。图56是用于说明第十一实施方式的经由网络可远程操作的操作系统的其它例子的示意图。

与图54相比，图56所示的操作系统902是为了图像信息通信，通过其它程序进行通信的系统。即，在上述的图54中，程序（1）中是内置了显示来自显微镜的显微镜图像的程序的构成，因此，通过网络通信的方法等，在Web页面中显示程序（1）的控制画面（控制程序画面），在控制画面上中进行控制且传送图像信息时，通信的数据容量变大。因此，如图56所示，为了图像信息通信用，在PC1、PC2上另外设置口，通过在PC1上安装了图像信息的程序（3－1）及在PC2上安装了程序（3－2），通过网络通信F进行通信。另外，从PC2向PC1的接口信息及从PC1向PC2的控制器信息通过网络通信G，与图54同样地进行通信。

根据图54的操作系统902，在利用PC2远程操作机械手系统500时，图像信息的通信变得顺畅，且，能够降低机械手操作时的通信时刻。

利用图57对图56的变形例进行说明。图57的例子是图56中在PC2与图55同样地安装了通过来自接口PC24的信号用于控制机械手系统500的程序（2）的例子。作为本实施方式的其它例子，也能够向图55的程序（2）内插入用于图像信息通信的程序进行使用，由此，能够降低对用于驱动机械手系统500的Web页面上的操作的负荷。

如上所述，根据图54～图57的操作系统901、902，能够远程操作机械手系统500，因此，在洁净操作台内使用机械手系统500的情况下，操作者无需将操作者的上肢伸入洁净操作台内进行操作，另外，在需要在洁净室进行作业的情况下，操作者无需穿着洁净衣服进行注射作业，因此，可减轻对操作者的负担。另外，即使在制约的环境下使用机械手系统500进行作业的情况下，通过远程操作机械手系统500，即使在所述的制约的环境下也能够使用机械手系统500。另外，即使在远距离的情况下，只要PC1、PC2能够网络连接，则能够远程操作。

另外，即使熟练的技术者不在机械手系统500的旁边，也能够进行注射操作，在设置有机械手系统500的部位不需要存在操作者，其他人只要准备注射毛细管341、保持毛细管342、试样进入的培养皿等，就能够进行操作。

〈第十二实施方式〉

图58是用于说明关于第十二实施方式的机械手系统的控制系统的主要部分框图。图59是表示图58的机械手系统中可使用的无线接口的例子的平面图。

第十二实施方式的机械手系统的构成与图46～图50的构成一样，是作为机械手的操作装置使用无线电的接口的系统。即，如图58所示，本实施方式的机械手系统501具备以无线电发送用于主要操作注射用机械手160的操作信号的第一无线电操作部430d及以无线电发送用于主要操作保持用机械手140的操作信号的第二无线电操作部430e。个人电脑430具备接收来自第一无线电操作部430d及第二无线电操作部430e的操作信号的接收部430c，基于上述的接收到的操作信号，控制机械手系统501的各部分。各无线电操作部430d、430e利用电波或红外线，以无线发送操作信号。

作为第一无线电操作部430d及第二无线电操作部430e，使用与例如图59那样的无线电的指针及鼠标一体的无线接口。图59的无线接口具有鼠标功能和指针功能，具备手动的单击部KR和多个按钮部BT，在机器上使用时，具有鼠标功能，即使在空中操作也具有指针功能。鼠标功能时，以光学传感器发挥作用，空中操作时，无线接口中的陀螺仪传感器等能够发挥作用进行操作。在使用机械手140、160时，通过指针功能，个人电脑430接收检测手动发生的操作信号，并操作机械手140、160。在驱动试样载物台110的情况下，在机器上安置图59的无线接口，使用鼠标功能进行操作。其它机械手系统501内的促动器及针管使用多个按钮部BU进行操作。

个人电脑430检测图59的无线接口的使用状态，判断现状以哪个模式（机器上、空中）操作，还识别指针功能的指针位置，根据该位置，驱动机械手系统501。操作者将指针放置在显示部433所显示的图像上，任意移动进行操作。

另外，检测指针的较小动作，可能导致误动作，因此，操作时，优选仅在按压无线接口中的按钮的期间，可驱动机械手系统501进行操作。另外，在图59的无线接口方面，根据需要使按钮部BU的个数增加，由此，能够进行机械手系统501的各种操作。另外，图59的无线接口为一个例子，不管接口的形状、种类，都能够使用其它形状、种类的接口。

也能够利用一个图59的无线接口构成第一无线电操作部430d及第二无线电操作部430e，在该情况下也能够以如下方式使用，即，在空中操作图59的无线接口的情况下，驱动注射用机械手160，在机器上操作的情况下，驱动保持用机械手140（即使相反，也能够）。

在由两个无线接口构成第一无线电操作部430d及第二无线电操作部430e的情况下，将各无线接口作为注射用、保持用使用，但也能够折衷操作，在该情况下以如下方式使用，即，在空中使用的情况下，进行机械手驱动，在机器上使用的情况下，驱动试样载物台110等促动器（也可以相反）。

另外，在显示部433上映出显微镜图像，如图44及图53所示，将显微镜图像以标准倍率、放大倍率的两种类进行显示，在各图像上点击指针进行操作时，也能够设定对各图像的操作系统的速度增益。其结果，与在标准倍率的图像上点击指针时的机械手的驱动相比，可更细微地操作在放大倍率的图像上点击指针时的机械手的驱动。

根据本实施方式，能够一边观察在显示部433上映出的显微镜图像一边以操作者容易操作的姿势及位置操作机械手系统501，可减轻对操作者的负担。另外，无需在显微镜120A附近操作，因此，在操作者进行操作时可减轻向显微镜传递的振动，能够抑制振动所引起的对显微镜120A的不良影响。

另外，本发明不限于本说明书中记载的实施方式，本领域技术人员由本说明书所记载的实施方式及技术的思想能够明了也包含其它实施方式或变形例。

另外，本实施方式的操纵杆47、147、470也能够作为无线电的构成。

另外，本实施方式的毛细管、玻璃毛细管、注射毛细管能够相同，也能够不同。同样，毛细管、保持毛细管能够相同，也能够不同。另外，微小对象物和微小操作对象物能够相同，也能够不同。

另外，显然也能够组合第一～第十二实施方式中的任意两个或两个以上的实施方式。

Claims (26)

1.一种机械手系统，其特征在于，具备：

观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手及所述试样载物台的操作装置，

在所述机械手上安装有操作工具，所述控制装置存储所述操作工具对于就所述操作对象物而设定的多个区域的各位置信息，

基于所述存储的位置信息自动地进行基于所述试样载物台及/或所述机械手进行的所述操作工具在所述区域间的相对移动的至少一个。

2.如权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，在所述操作工具进行所述相对移动时，所述试样载物台进行在所述区域间的相对移动，并且，所述机械手进行所述操作工具的退避移动。

3.如权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，通过对所述操作装置的操作执行所述位置信息的存储。

4.如权利要求2所述的机械手系统，其特征在于，通过对所述操作装置的操作执行所述位置信息的存储。

5.如权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具有纳米定位的构造，通过进行所述操作工具前端的毛细管的微动动作，能够对微小对象物进行注射，

作为所述操作装置，具备由操作者操作的、对所述控制装置指示所述毛细管的动作的操作部，

所述操作部具有通过扭转所述操作部的至少一部分而执行的扭转操作部，通过扭转所述扭转操作部，进行基于所述毛细管进行的注射操作的至少一部分动作。

6.如权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，

在所述毛细管进行的注射操作中，包含对所述微小对象物的穿孔动作、向所述微小对象物内的注射动作以及从所述微小对象物拔出所述毛细管的动作。

7.如权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，

具备至少一个所述扭转操作部，通过分别操作与所述扭转操作部不同的操作部，进行向所述微小对象物内的注射动作、从所述微小对象物拔出所述毛细管的动作。

8.如权利要求6所述的机械手系统，其特征在于，

具备至少一个所述扭转操作部，通过分别操作与所述扭转操作部不同的操作部，进行向所述微小对象物内的注射动作、从所述微小对象物拔出所述毛细管的动作。

9.如权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具有纳米定位的构造，通过进行所述操作工具前端的毛细管的微动动作，能够对微小对象物进行注射，

作为所述操作装置，具备由操作者操作的、对所述控制装置指示所述毛细管的动作的操作部，

所述操作部具有通过扭转所述操作部的至少一部分而执行的扭转操作部，通过扭转所述扭转操作部，对所述微小对象物内进行注射动作。

10.如权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，

所述扭转操作部配置在所述操作部附近。

11.如权利要求6所述的机械手系统，其特征在于，

所述扭转操作部配置在所述操作部附近。

12.如权利要求7所述的机械手系统，其特征在于，

所述扭转操作部配置在所述操作部附近。

13.如权利要求8所述的机械手系统，其特征在于，

所述扭转操作部配置在所述操作部附近。

14.如权利要求9所述的机械手系统，其特征在于，

所述扭转操作部配置在所述操作部附近。

15.如权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

16.如权利要求6所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

17.如权利要求7所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

18.如权利要求8所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

19.如权利要求9所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

20.如权利要求10所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

21.如权利要求11所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

22.如权利要求12所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

23.如权利要求13所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

24.如权利要求14所述的机械手系统，其特征在于，

所述机械手具备粗动驱动所述毛细管的粗动部和微动驱动所述毛细管的微动部，

基于所述操作部的操作，所述控制装置对所述毛细管的粗动和微动进行切换。

25.一种微小操作对象物的操作方法，其特征在于，使用权利要求1～3中任一项所述的机械手系统，使安装于机械手的操作工具在关于微小操作对象物而设置的多个培养基之间自动地移动，在所述移动后的培养基中操作所述操作工具后，自动地返回到原培养基。

26.一种微小操作对象物的操作方法，其特征在于，使用权利要求5～24中任一项所述的机械手系统进行注射操作。