DE4031138C2 - Mikroinjektionsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der Mikroinjektion - Google Patents
Mikroinjektionsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der MikroinjektionInfo
- Publication number
- DE4031138C2 DE4031138C2 DE4031138A DE4031138A DE4031138C2 DE 4031138 C2 DE4031138 C2 DE 4031138C2 DE 4031138 A DE4031138 A DE 4031138A DE 4031138 A DE4031138 A DE 4031138A DE 4031138 C2 DE4031138 C2 DE 4031138C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- micro
- microinjection
- microsyringe
- movable part
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
- C12N15/89—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation using microinjection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/50—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding step-by-step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikroinjektionsvor
richtung eines Mikromanipulators zum Injizieren von Flüs
sigkeiten, und auf ein Verfahren zum Steuern der mit Hilfe
der Vorrichtung vorgenommenen Mikroinjektionen.
Auf dem Gebiet der Biotechnologie gibt es ein Fachgebiet,
das sich mit der künstlichen Manipulation von Genen, Zel
len und dgl. befaßt, um eine Substanz mit neuen gene
tischen Informationen zu erzeugen, die dann eingesetzt
oder untersucht wird. Das Studium auf diesem Gebiet ist
breit gefächert und umfaßt Gene, Zellen, Zellkerne, be
fruchtete Embryos, Gewebe und Protozoene. Mit der Mikromanipu
lation ist also eine Einrichtung zum physikalischen und
mechanischen Manipulieren dieser Stoffe verfügbar, die man
mit Hilfe eines Mikroskops betrachten kann. Beispielsweise
ist eine Mikromanipulation wesentlich, wenn man ein frem
des Gen in eine pflanzliche oder tierische Zelle oder
einen Zellkern injiziert und die Eigenschaftsveränderungen
des Gens analysiert, wenn man ein frühes Embryo oder ein
Moolastadium segmentiert, dieses in einen Empfänger im
plantiert und monozygotische Mehrfache bildet, oder wenn
man einen anderen einzelnen Stoff in das Zytoplasma eines
befruchteten Eies transplantiert, um einen Zellklon zu
bilden.
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Gesamt
auslegung eines Mikromanipulationssystems gemäß einer üb
lichen Ausgestaltungsform.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, umfaßt das System eine Basis 1,
ein Mikroskop 2, das auf der Basis 1 angeordnet ist, einen
Positionsdetektor 3, eine Feinbewegungseinheit 4, eine
Grobbewegungseinheit 5, eine Fernsehkamera 6, einen Mi
kroinjektor 7, einen linken Steuerkasten 8, einen rechten
Steuerkasten 9, eine Kamerasteuereinheit 10, einen Video
monitor 11 und eine Hauptsteuereinheit 12.
Wie in der Figur dargestellt ist, sind die zwei Steuer
kästen 8, 9 für die Manipulation der linken Feinbewegungs-
und Grobbewegungseinheiten 4, 5 und zur Steuerung von ver
schiedenen Funktionen, wie das Messen der Menge einer in
jizierten Flüssigkeit, bestimmt. Das Mikroskop 2 ist mit
einer Videokamera 6 ausgestattet, so daß der Zustand einer
Zelle die Mikromanipulation hiervon beobachtet werden kön
nen, indem diese Vorgänge auf den Videomonitor projiziert
werden.
Die Auslegung einer üblichen Mikromanipulationseinrichtung
ist in Fig. 13 gezeigt. Ein Miniaturinstrumen 13 (bei
spielsweise eine Mikronadel, eine Mikropipette oder eine
Mikroelektrode) an dem vorderen Ende der Feinbewegungsein
heit ist auf einer Tragstange 14 abgestützt, und eine Lei
tung 15 ist mit der Tragstange 14 verbunden. Zur Ausfüh
rung einer Injektion in eine Zelle oder zur Abnahme von
Flüssigkeit aus einer Zelle wird ein Tauchkolben 17 einer
Mikrospritze 16 mittels einer Gewindeverbindung durch Ver
drehen eines Knopfes 18 bewegt, wodurch man einen positi
ven oder einen negativen Druck anlegen kann.
Diese übliche Mikroinjektion zur Vorrichtung wird nachste
hend näher beschrieben.
Viele Substanzen ermöglichen keinen freien Durchgang durch
ihre Zellmembrane. Um folglich die direkte Wirkung einer
Substanz auf das Protoplasma oder die Organzelle im Inneren
einer Zelle untersuchen zu können, ist die Mikroinjektion,
bei der die Substanz in die Zelle über ein Kapillarrohr
(Mikropipette) injiziert wird, die direkteste Methode.
Obgleich die Mikroinjektion sich allgemein auf einen Vor
gang zum Injizieren einer Substanz in eine Zelle bezieht,
kann das gleiche Verfahren auch dann eingesetzt werden,
wenn eine Flüssigkeit auf einen spezifischen Bereich einer
Zelle oder eines Gewebes von außen her zur Einwirkung ge
bracht werden soll, oder wenn ein Teil des Protoplasmas in
das Innere einer Zelle eingesaugt wird, oder ein sehr
kleiner Gegenstand wie eine kleine Zelle aufgesaugt wird.
Die Verfahren zur Mikroinjektion umfassen ein Druckverfah
ren, bei dem eine zuvor in das Innere einer Mikropipette
eingebrachte Flüssigkeit von der Mikropipette mittels
Druck ausgestoßen wird, oder eine mikroelektrophoretische
Methode, bei der ein elektrischer Strom durch eine Mikro
pipette geleitet und eine in der Mikropipette vorhandene
Substanz zusammen mit dem Strom ausströmen kann.
Nachstehend wird die Mikroinjektion mit Hilfe der Druckme
thode näher beschrieben.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, umfaßt eine Mikroinjektionsein
richtung, welche auf der Druckmethode basiert, eine Mikro
pipette (ein Miniaturinstrument) 21, das an einer hohlen
Tragstange 22 angebracht ist, und eine Mikrospritze 24,
mit der die Tragstange 22 über eine Schlauchleitung bzw.
Rohrleitung 23 verbunden ist. Die Mikrospritze 24 hat den
Aufbau einer mit Gewinde versehenen Spritze und ist derart
ausgelegt, daß ein positiver oder negativer Druck durch
manuelles Betätigen eines Knopfes 25 angelegt werden kann.
Es wurde unterschiedlich zu einer Mikroinjektionseinrich
tung eine Auslegung vorgeschlagen, bei der der vor
stehend angegebene, übliche Mikromanipulator ersetzt wird.
Hierbei handelt es sich um die US-Patentanmeldung Nr. 410,755, welche
die Bezeichnung "Mikromanipulator" hat, zu der eine Erfin
dung derselben Anmelderin wie der vorliegenden Erfindung
gehört, die die Bezeichnung hat "Vorrichtung zum Bewirken
einer Feinbewegung mittels einer Stoßkraft erzeugt durch
ein piezoelektrisches oder elektrostriktives Element", die
der DE-OS 39 33 296 entspricht.
Hierbei wird ein Drehgreifelement durch Anlegen einer
Spannung an ein piezoelektrisches/elektrostriktives Ele
ment beschleunigt, und die Reaktionswirkung wird genutzt,
um ein Miniaturinstrument zu bewegen, wodurch man eine
Feinbewegung in der Größenordnung 10 nm bis 10 µm in einer
positiven oder negativen Richtung erreichen kann. Bei dem
üblichen, vorstehend beschriebenen Mikroinjektor jedoch
hängt die Steuerung des Mikroinjektors von der Handbetäti
gung eines Knopfes ab. Daher ist es schwierig, den Mi
kroinjektor zu bedienen, und dies ist für eine exakte In
jektion unzufriedenstellend. In anderen Worten bedeutet
dies, daß zur Ausführung einer exakten Injektion äußerst
genaue Voraussetzungen hinsichtlich der Eigenschaften des
Mikroinjektors gegeben sein müssen, und daß viel Geschick
lichkeit ebenfalls in der Durchführung dieser Technik er
forderlich ist.
Zusätzlich kann man bei einem Injektionsvorgang unter
Verwendung eines manuell betätigbaren Knopfes keine
Feinauflösung erzielen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Mikroinjektor ist ferner
die Schlauchleitung, die die Mikrospritze und die
Tragstange verbindet, mit einer beträchtlichen Länge ausge
legt. Hierdurch ist ein entsprechender Raumbedarf erfor
derlich, und das Ansprechverhalten nimmt in beträchtlichem
Umfang ab.
CH-PS 666 850 zeigt ein Mikroinjektionsvorrichtung eines Manipulators zum Bewegen
eines Stoffes in einem Miniaturinstrument mittels Druck, die sich auszeichnet durch eine
Mikrospritze und eine Mikrobewegungseinrichtung. Piezoantriebe für den Mikrobereich
werden zum Beispiel in DE-GM 79 24 781, DE-OS 34 32 152 oder EP 92 989 erwähnt.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine kompakte Mikroinjek
tionsvorrichtung bereitzustellen, welche die Fähigkeit
hat, schnell und exakt eine Injektion vorzunehmen, und die
automatisiert ist, sowie ein Verfahren zum Steuern einer
derartigen Mikroinjektion anzugeben.
Nach der Erfindung wird hierzu eine Mikroinjektionsvor
richtung eines Mikromanipulators zum Bewegen einer vorge
gebenen Flüssigkeitsmenge in einem Miniaturinstrument mit
tels Druck bereitgestellt, die eine Mikrospritze aufweist,
die einen Kolben, ein bewegliches Teil, das an einem Ende
des Kolbens vorgesehen ist, und eine Mikrobewegungsein
richtung hat, die an dem beweglichen Teil angebracht ist
und ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element hat,
das mit einem Trägheitselement ausgestattet ist.
Das bewegliche Teil ist ein drehbewegliches Teil und kann
sich sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung
drehen.
Ferner kann das bewegliche Teil ein geradlinig bewegliches
Teil sein, und es kann sich sowohl in Vorwärts- als auch
in Rückwärtsrichtung bewegen.
Nach der Erfindung zeichnet sich ein Mikroinjektionssteu
erverfahren eines Mikromanipulators dadurch aus, daß eine
Mikrobewegungseinrichtung, die ein piezoelek
trisches/elektrostriktives Element hat, das mit einem
Trägheitselement ausgestattet ist, an einem beweglichen
Teil vorgesehen ist, das an einem Ende des Tauchkolbens
einer Mikrospritze vorgesehen ist, und daß eine vorgege
bene Flüssigkeitsmenge in einem Miniaturinstrument durch
den Druck bewegt wird, den man durch den elektrischen An
trieb der Mikrobewegungseinrichtung erhält.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor
zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. In den Figuren der Zeichnung sind gleiche
oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
einer Gesamtauslegung einer ersten bevorzug
ten Ausführungsform einer Mikroinjektions
vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Ausle
gung der Hauptteile dieser Mikroinjektions
vorrichtung,
Fig. 3 eine Vorderansicht der wesentlichen Teile
der Mikroinjektionsvorrichtung,
Fig. 4 ein Diagramm zur Beschreibung der Betriebs
arten der ersten bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
der Hauptteile einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform einer Mikroinjektionsvor
richtung nach der Erfindung,
Fig. 6 eine Vorderansicht der wesentlichen Teile
dieser Mikroinjektionsvorrichtung,
Fig. 7 ein Diagramm zur Beschreibung der Betriebs
arten der zweiten bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
der Hauptteile einer dritten bevorzugten
Ausführungsform einer Mikroinjektionsvor
richtung nach der Erfindung,
Fig. 9 eine Vorderansicht der wesentlichen Teile
dieser Mikroinjektionsvorrichtung,
Fig. 10 ein Diagramm zur Beschreibung der Betriebs
arten der dritten bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung, und
Fig. 11 eine Vorderansicht eines Steuerkastens nach
der Erfindung.
Fig. 12 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
der Gesamtauslegung eines Mikromanipulati
onssystems üblicher Art,
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutli
chung einer Mikroinjektionsvorrichtung übli
cher Bauart,
Fig. 14 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
einer Auslegung einer Mikroinjektionsvor
richtung üblicher Art,
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden nachstehend be
vorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung näher erläu
tert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird eine erste be
vorzugte Ausführungsform beschrieben, welche eine Basis
31, einen Ständer 32, einen Träger 33, einen Injektions
halter 34, dessen Inneres so bearbeitet ist, daß das In
nengewinde Gänge hat, drehbewegliche Körper 35 und eine
erste Mikrobewegungseinrichtung A hat, die einen Träg
heitsteil 36 und ein piezoelektrisches/elektrostriktives
Element 37 aufweist. In ähnlicher Weise bezeichnet B eine
zweite Mikrobewegungseinrichtung, die ein Trägheitselement
38 und ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element 39
aufweist. Mit 40 ist eine Mikrospritze, mit 41 ein
Miniaturinstrument, mit 42 eine Stromversorgungsleitung
zum Betreiben der piezoelektrischen/elektrostriktiven Ele
mente 37, 39, mit 43 ein Tauchkolben bezeichnet, der in die
Mikrospritze 40 einführbar und aus dieser herausführbar
ist. Mit 44 ist ein Schaft bezeichnet, an dem der Kolben
43 und ein drehbewegliches Teil 35 fest angebracht sind
und dessen Außenumfang derart ausgebildet ist, daß er
Außengewindegänge 44a hat. Mit Hilfe der Außengewinde
gänge 44a ist der Schaft 44 in Gewindeeingriff mit den
Innengewindegängen auf dem inneren Umfang des Injektions
halters 34, und es ist eine Reibungsverbindung gegeben.
Mit 45 ist eine Flüssigkeitsmenge bezeichnet, die in vor
gegebener Weise im Inneren der Mikrospritze 40 vorhanden
ist und mit 50 ist ein Steuerkasten zum Steuern des Mikro
manipulators bezeichnet. Ein Mikroinjektionssteuerschalter
ist an dem Steuerkasten 50 ebenfalls vorgesehen. Ein Posi
tionsdetektor ist bei 51 und ein Mikroskop bei 52 gezeigt.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der ersten bevorzugten
Ausführungsform der Mikroinjektionsvorrichtung unter Be
zugnahme auf Fig. 11 beschrieben.
Die Mikroinjektion läßt sich in zwei Betriebsarten, näm
lich einer Injektionsbetriebsart, bei der ein chemischer
Stoff oder dgl. in einen lebenden Körper injiziert wird,
und einer Saugbetriebsart unterteilen, bei der eine Kör
perflüssigkeit oder dgl. von einem lebenden Körper abgezo
gen wird. Ferner gibt es eine Betriebsart, bei der Zellen,
Eier oder dgl. gehalten werden können, wobei diese als
eine Unterbetriebsart der Saugbetriebsart betrachtet wer
den kann.
Wenn die Injektionsbetriebsart durchgeführt werden soll,
drückt eine Bedienungsperson einen Druckschalter für die
Betriebsart I des Mikroinjektionsschalters, der am Steuer
kasten 50 vorgesehen ist. Wenn dies ausgeführt wurde, wird
eine Druckkraft bei den ersten und zweiten Mikrobewegungs
einrichtungen A, B erzeugt, woraus resultiert, daß das
drehbewegliche Teil 35 sich um einen sehr kleinen Weg in
Uhrzeigerrichtung dreht, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Hierdurch wird der Tauchkolben 43 vorgeschoben und die
Flüssigkeit 45 auch. Hierdurch wird ein positiver Druck
bzw. Überdruck in der Mikrospritze 40 erzeugt.
Wenn die Saugbetriebsart durchgeführt werden soll, drückt
die Bedienungsperson einen Druckschalter für die Betriebs
art II des Mikroinjektionsschalters, der an dem Steuerka
sten 50 vorgesehen ist. Wenn dies erfolgt ist, wird eine
Zugkraft bei den beiden ersten und zweiten
Mikrobewegungseinrichtungen A, B erzeugt, woraus sich
ergibt, daß das sich drehende Teil 35 sich um einen
kleinen Weg in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wie dies in
Fig. 3 gezeigt ist. Hierdurch werden der Kolben 43 und die
Flüssigkeit 45 eingezogen. Hierdurch wird auch ein
Unterdruck in der Mikrospritze 50 erzeugt. Bei der
vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsform ist die
Auslegung derart getroffen, daß man einen
Gleichgewichtszustand unter Anwendung der ersten und
zweiten Mikrobewegungseinrichtungen A, B erreichen kann.
Jedoch ist es möglich, die Auslegung so zu treffen, daß
man eine einzige Mikrobewegungseinrichtung einsetzt. In
diesem Fall wird entweder die Betriebsart zur Erzeugung
einer Druckkraft oder einer Zugkraft unter Einsatz einer
einzigen Mikrobewegungseinrichtung wahlweise vorgenommen.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nunmehr beschrieben.
Wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, umfaßt diese einen
Injektionshalter 60, einen Mittelschaft 61, eine Mikro
spritze 62, eine Entlüftungsöffnung 63, die in der Mikro
spritze 62 ausgebildet ist, eine sich drehende Platte 64,
die in der Mikrospritze 62 aufgenommen und als ein
Drehtauchkolben dient, ein Dichtungsteil 65, das an dem
Umfang der Drehplatte 64 vorgesehen ist, eine vorgegebene
Flüssigkeitsmenge 66 im Inneren der Mikrospritze 62, und
ein Miniaturinstrument 67, das an der Mikrospritze 62 an
gebracht ist. Das drehbewegliche Teil und die Mikrobewe
gungseinrichtung, die an dem Mittelschaft 61 angebracht
ist, sind in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben ausge
legt. Daher sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen und eine nähere Beschreibung der
selben kann entfallen.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend angegebe
nen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Mikroinjekti
onsvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 11 näher erläu
tert.
Wenn die Injektionsbetriebsart durchgeführt werden soll,
drückt eine Bedienungsperson den Druckschalter für die Be
triebsart I des Mikroinjektionsschalters, der an dem Steu
erkasten 50 vorgesehen ist (siehe Fig. 1). Wenn dies er
folgt ist, wird eine Druckkraft in den beiden ersten und
zweiten Mikrobewegungseinrichtungen A, B erzeugt, woraus
resultiert, daß das drehbewegliche Teil 35 sich um einen
kleinen Wert in Uhrzeigerrichtung dreht, wie dies in Fig. 6
gezeigt ist. In Verbindung hiermit wird die Drehplatte
64 gedreht, die sich ebenfalls um einen kleinen Wert in
Uhrzeigerrichtung dreht. Hierdurch wird bewirkt, daß die
Flüssigkeit 66 vorgeschoben wird, wodurch ein Überdruck in
der Mikrospritze 62 erzeugt wird. In diesem Fall wird kein
Unterdruck in dem Raum in der Mikrospritze 62 aufgebaut,
da die Letztgenannte mit der Entlüftungsöffnung 63
versehen ist. Wenn die Saugbetriebsart durchgeführt werden
soll, drückt die Bedienungsperson den Druckschalter für
die Betriebsart II des Mikroinjektionsschalters, der an dem
Steuerkasten 50 (siehe Fig. 1) vorgesehen ist. Wenn dies
erfolgt ist, wird in den beiden ersten und zweiten
Mikrobewegungseinrichtungen A, B eine Zugkraft erzeugt,
woraus resultiert, daß das sich drehende Teil 35 um
einen kleinen Wert in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wie
dies aus Fig. 6 zu ersehen ist. In Verbindung hiermit wird
die drehbare Platte 64 bewegt, die sich ebenfalls um einen
sehr kleinen Wert in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Hier
durch wird bewirkt, daß die Flüssigkeit 66 eingezogen
wird, so daß ein Unterdruck in der Mikrospritze 62 erzeugt
wird.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend beschrieben. Wie in den Fig. 8 bis 10
gezeigt ist, sind ein Injektionshalter 71, eine Mikro
spritze 72, ein Kolben 73, ein geradlinig bewegbares Teil
74 und eine dritte Mikrobewegungseinrichtung C vorgesehen,
die ein Trägheitselement 75 und ein piezoelektri
sches/elektrostriktives Element 76 aufweist. Mit 77 ist
eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge im Inneren der Mikro
spritze 72 bezeichnet, und mit 78 ist ein Miniaturinstru
ment bezeichnet, das an dem vorderen Ende der Mikrospritze
72 angebracht ist. Der hintere Hinterabschnitt der Mikro
spritze 72 ist so ausgebildet, daß er einen Schlitz zur
Verhinderung einer Vibration des Kolbens 73 und einen fle
xiblen Ring 79 enthält, der federnd nachgiebig auf den
hinteren Endabschnitt über dessen äußeren Umfang aufge
setzt ist. Diese Reibungswirkung kann auch so verwirklicht
sein, daß das freie Ende einer Blattfeder, deren anderes
Ende an einem festen Teil angebracht ist, in Anlageberüh
rung mit dem hinteren Endabschnitt der Mikrospritze 72
kommt.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 die Arbeits
weise der Mikroinjektionsvorrichtung gemäß der dritten be
vorzugten Ausführungsform beschrieben.
Auch hierbei läßt sich die Mikroinjektion in zwei Be
triebsarten, nämlich die Injektionsbetriebsart und die
Saugbetriebsart unterteilen.
Wenn die Injektionsbetriebsart durchgeführt werden soll,
drückt die Bedienungsperson den Druckschalter für die Be
triebsart I des Mikroinjektionsschalters, der an dem Steu
erkasten 50 (siehe Fig. 1) vorgesehen ist. Wenn dies er
folgt ist, wird eine Druckkraft in der dritten Mikrobewe
gungseinrichtung C erzeugt, woraus resultiert, daß das li
near bewegliche Teil 74 sich um einen kleinen Wert in
Richtung nach links in Fig. 8 bewegt. Hierdurch wird be
wirkt, daß der Tauchkolben 73 und die Flüssigkeit 77 vor
geschoben werden, wodurch ein Überdruck in der Mikro
spritze 72 erzeugt wird.
Wenn die Saugbetriebsart durchgeführt werden soll, drückt
die Bedienungsperson den Druckschalter für die Betriebsart
II des Mikroinjektionsschalters, der an dem Steuerkasten
50 vorgesehen ist (siehe Fig. 1). Wenn dies erfolgt ist,
wird eine Zugkraft in der dritten Mikrobewegungsrich
tung C erzeugt, woraus resultiert, daß sich das linear be
wegliche Teil 74 um einen kleinen Wert in Richtung nach
rechts in Fig. 8 bewegt. Hierdurch wird bewirkt, daß der
Tauchkolben 73 und die Flüssigkeit 77 eingezogen werden,
wodurch ein Unterdruck in der Mikrospritze 72 erzeugt
wird.
Abgesehen davon, daß der Steuerkasten in Fig. 11 den Be
triebsartenwählschalter hat, weist die Vorderseite des
Steuerkastens in Fig. 11 einen Energieversorgungs
ein/ausschalter und Schalter für verschiedene Steuervor
gänge zusätzlich zu der Mikroinjektion auf.
Claims (5)
1. Mikromanipulator mit einer Mikroinjektionsvorrichtung
zum Bewegen einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge mittels
Druck in einem Miniaturinstrument, das eine Mikrospritze
Und eine Mikrobewegungseinrichtung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) die Mikrospritze (40; 62; 72) einen Kolben (43; 64; 73) aufweist,
- b) ein bewegliches Teil (35; 74) mit dem Kolben (43, 63; 73) vorgesehen ist, und
- (c) an dem beweglichen Teil (35; 74) mindestens eine Mikrobewegungseinrichtung (A, B; C) angebracht ist, die ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element (37, 39, 76), sowie ein Trägheitselement (36; 38; 75) aufweist.
2. Mikromanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das bewegliche Teil ein drehbewegliches Teil
(35) ist.
3. Mikromanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das drehbewegliche Teil (35) sich sowohl in
Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung drehen
kann.
4. Mikromanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß das geradlinig bewegliche Teil ein geradlinig bewegliches
Teil (74) ist.
5. Mikromanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß das geradlinig bewegliche Teil (74) sich sowohl
in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung bewe
gen kann.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1255197A JPH0648975B2 (ja) | 1989-10-02 | 1989-10-02 | 微小インジェクション装置及びそのインジェクション制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4031138A1 DE4031138A1 (de) | 1991-04-11 |
DE4031138C2 true DE4031138C2 (de) | 1996-09-12 |
Family
ID=17275377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4031138A Expired - Lifetime DE4031138C2 (de) | 1989-10-02 | 1990-10-02 | Mikroinjektionsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der Mikroinjektion |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5225750A (de) |
JP (1) | JPH0648975B2 (de) |
DE (1) | DE4031138C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6083762A (en) | 1996-05-31 | 2000-07-04 | Packard Instruments Company | Microvolume liquid handling system |
Families Citing this family (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5697901A (en) * | 1989-12-14 | 1997-12-16 | Elof Eriksson | Gene delivery by microneedle injection |
US6090790A (en) | 1989-12-14 | 2000-07-18 | Eriksson; Elof | Gene delivery by microneedle injection |
US5456880A (en) * | 1992-11-20 | 1995-10-10 | Shimadzu Corporation | Micropipet apparatus and micromanipulator |
US6521187B1 (en) | 1996-05-31 | 2003-02-18 | Packard Instrument Company | Dispensing liquid drops onto porous brittle substrates |
US6203759B1 (en) | 1996-05-31 | 2001-03-20 | Packard Instrument Company | Microvolume liquid handling system |
US6537817B1 (en) | 1993-05-31 | 2003-03-25 | Packard Instrument Company | Piezoelectric-drop-on-demand technology |
US5843657A (en) | 1994-03-01 | 1998-12-01 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Isolation of cellular material under microscopic visualization |
US6251467B1 (en) | 1994-03-01 | 2001-06-26 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Isolation of cellular material under microscopic visualization |
US5843644A (en) * | 1994-03-01 | 1998-12-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Isolation of cellular material under microscopic visualization using an adhesive/extraction reagent tipped probe |
JP2783984B2 (ja) * | 1995-04-21 | 1998-08-06 | プリマハム株式会社 | マイクロマニピュレーション装置及びそれを用いた細胞操作方法 |
US7422574B2 (en) * | 1995-05-19 | 2008-09-09 | Applied Tissue Technologies, Llc | Microseeding device for gene delivery by microneedle injection |
US6060315A (en) * | 1997-12-01 | 2000-05-09 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Method for facilitating the introduction of material into cells |
AU1627199A (en) | 1997-12-02 | 1999-06-16 | Ozo Diversified Automation, Inc. | Automated system for chromosome microdissection and method of using same |
EP0962524B1 (de) * | 1998-05-27 | 2004-11-03 | Micronas GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur intrazellulären Manipulation einer biologischen Zelle |
DE19841337C1 (de) * | 1998-05-27 | 1999-09-23 | Micronas Intermetall Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur intrazellulären Manipulation einer biologischen Zelle |
DE59800215D1 (de) * | 1998-06-05 | 2000-08-31 | Lummel Wolfgang | Mikroinjektionsverfahren zum Einbringen eines Injektionsstoffes, insbes. fremdes, genetisches Material, in Prokaryoten-und Eukaryotenzellen, sowie Zellkompartimente von letzteren (Plastiden, Zellkerne), sowie Nanopipette hierzu |
US7241617B2 (en) * | 1998-07-03 | 2007-07-10 | Dnavec Research, Inc. | Sendai viral vectors comprising foreign genes inserted between the R1 and R2 Loci |
GB9817662D0 (en) | 1998-08-13 | 1998-10-07 | Crocker Peter J | Substance delivery |
JP2002526103A (ja) | 1998-10-08 | 2002-08-20 | アストラゼネカ・アクチエボラーグ | 微細組み立てセル注入器 |
US6251658B1 (en) * | 1999-06-18 | 2001-06-26 | Burleigh Instruments, Inc | Inertial impact drill for cytological applications |
US6395326B1 (en) | 2000-05-31 | 2002-05-28 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Apparatus and method for depositing a coating onto a surface of a prosthesis |
US20040211362A1 (en) * | 2000-05-31 | 2004-10-28 | Daniel Castro | System for coating a stent |
US7682648B1 (en) | 2000-05-31 | 2010-03-23 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Methods for forming polymeric coatings on stents |
US7339090B2 (en) | 2001-02-13 | 2008-03-04 | Avigenics, Inc. | Microinjection devices and methods of use |
US20080124787A1 (en) * | 2001-02-13 | 2008-05-29 | Avigenics, Inc. | Microinjection devices and methods of use |
US20020116732A1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-22 | Leandro Christmann | Microinjection assembly and methods for microinjecting and reimplanting avian eggs |
US20030059520A1 (en) | 2001-09-27 | 2003-03-27 | Yung-Ming Chen | Apparatus for regulating temperature of a composition and a method of coating implantable devices |
US7429258B2 (en) * | 2001-10-26 | 2008-09-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Microneedle transport device |
US20040023372A1 (en) * | 2002-05-28 | 2004-02-05 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Tubular nanostructures |
US7338557B1 (en) * | 2002-12-17 | 2008-03-04 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Nozzle for use in coating a stent |
US7087115B1 (en) | 2003-02-13 | 2006-08-08 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Nozzle and method for use in coating a stent |
JP4530991B2 (ja) * | 2003-04-11 | 2010-08-25 | 独立行政法人理化学研究所 | マイクロインジェクション方法および装置 |
TW200500606A (en) * | 2003-06-19 | 2005-01-01 | Ind Tech Res Inst | Device and method for automatically processing bio cells |
US7341630B1 (en) | 2003-06-26 | 2008-03-11 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Stent coating system |
US7198675B2 (en) | 2003-09-30 | 2007-04-03 | Advanced Cardiovascular Systems | Stent mandrel fixture and method for selectively coating surfaces of a stent |
US7132242B2 (en) * | 2003-11-10 | 2006-11-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and device for targeted delivery of materials to selected single cells |
US20050106070A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-19 | Yeou-Bin Guu | Micro pump device |
US20090220387A1 (en) * | 2003-11-14 | 2009-09-03 | Industrial Technology Research Institute | Micro pump device |
JP4504082B2 (ja) | 2004-04-28 | 2010-07-14 | 富士通株式会社 | 液体注入装置 |
JP4456429B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2010-04-28 | 富士通株式会社 | インジェクション装置 |
US7588642B1 (en) | 2004-11-29 | 2009-09-15 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Abluminal stent coating apparatus and method using a brush assembly |
US20060246571A1 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-02 | Fujitsu Limited | Apparatus and method for automatically producing substance-introduced particles |
JP4652906B2 (ja) | 2005-06-30 | 2011-03-16 | 富士夫 宮脇 | 振動型マイクロインジェクション装置 |
US7867547B2 (en) | 2005-12-19 | 2011-01-11 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Selectively coating luminal surfaces of stents |
JP2007166981A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Fujitsu Ltd | 注入装置及び方法 |
US8069814B2 (en) | 2006-05-04 | 2011-12-06 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Stent support devices |
JP5011812B2 (ja) * | 2006-05-12 | 2012-08-29 | 富士通株式会社 | 細胞内への液体吐出方法及びマイクロインジェクション装置 |
US8603530B2 (en) | 2006-06-14 | 2013-12-10 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Nanoshell therapy |
US8048448B2 (en) | 2006-06-15 | 2011-11-01 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Nanoshells for drug delivery |
US8017237B2 (en) | 2006-06-23 | 2011-09-13 | Abbott Cardiovascular Systems, Inc. | Nanoshells on polymers |
JP4992369B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-08-08 | 富士通株式会社 | 吐出量制御方法、吐出圧制御方法、注入装置、微小体の製造方法、吐出量制御装置および吐出量制御プログラム |
US8048441B2 (en) | 2007-06-25 | 2011-11-01 | Abbott Cardiovascular Systems, Inc. | Nanobead releasing medical devices |
JP5067569B2 (ja) * | 2007-09-04 | 2012-11-07 | 日本精工株式会社 | マニピュレータ及びマニピュレータシステム |
CN102994371B (zh) * | 2012-12-31 | 2014-12-10 | 南京大学 | 一种用于有机污染物毒性测试的显微注射系统及显微注射方法和应用 |
CN105134072B (zh) * | 2015-08-21 | 2017-12-01 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 超短半径水平井钻井用的井底转向装置及其施工方法 |
JP6680148B2 (ja) * | 2016-08-26 | 2020-04-15 | 日本精工株式会社 | 微小対象物操作用ポンプ装置及びマニピュレーションシステム |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3909831A (en) * | 1974-02-14 | 1975-09-30 | Strauss Levi & Co | Fluid applicating device |
US4273122A (en) * | 1976-11-12 | 1981-06-16 | Whitney Douglass G | Self contained powered injection system |
DE7924781U1 (de) * | 1979-08-31 | 1979-11-22 | Borchers, Ernst, 8022 Gruenwald | Stufen-mikromanipulator |
US4367435A (en) * | 1980-12-15 | 1983-01-04 | Ivac Corporation | Motor control system |
US4692673A (en) * | 1982-02-22 | 1987-09-08 | Sanford D. DeLong | Electromagnetic reciprocating pump and motor means |
JPS60501687A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-10-11 | インステイテユ−ト バイオヒミイ イ フイズイオロジイ ミクロオルガニズモフ アカデミイ ナウク エスエスエスア−ル | 細胞の微小操作の実施方法および装置 |
US4749109A (en) * | 1983-11-15 | 1988-06-07 | Kamen Dean L | Volumetric pump with replaceable reservoir assembly |
ES277095Y (es) * | 1984-01-25 | 1985-02-16 | Fernandez-Tresguerres Hernandez Jesus A. | Suministrador-dosificador de productos inyectables |
US4812724A (en) * | 1984-11-13 | 1989-03-14 | Liebel-Flarsheim Corporation | Injector control |
EP0268204B1 (de) * | 1986-11-14 | 1991-09-18 | Qenico AB | Piezoelektrische Pumpe |
JPS63299785A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Res Dev Corp Of Japan | 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置 |
US4833384A (en) * | 1987-07-20 | 1989-05-23 | Syntex (U.S.A.) Inc. | Syringe drive assembly |
US4967606A (en) * | 1988-04-29 | 1990-11-06 | Caveo Scientific Instruments, Inc. | Method and apparatus for pipetting liquids |
US5006050A (en) * | 1988-12-09 | 1991-04-09 | James E. Cooke | High accuracy disposable cassette infusion pump |
DE3933296C2 (de) * | 1988-12-28 | 1994-06-01 | Prima Meat Packers Ltd | Mikromanipulator |
-
1989
- 1989-10-02 JP JP1255197A patent/JPH0648975B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-09-26 US US07/588,261 patent/US5225750A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-02 DE DE4031138A patent/DE4031138C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6083762A (en) | 1996-05-31 | 2000-07-04 | Packard Instruments Company | Microvolume liquid handling system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0648975B2 (ja) | 1994-06-29 |
DE4031138A1 (de) | 1991-04-11 |
US5225750A (en) | 1993-07-06 |
JPH03119989A (ja) | 1991-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4031138C2 (de) | Mikroinjektionsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der Mikroinjektion | |
EP0292899B1 (de) | Verfahren zur Mikroinjektion in Zellen bzw. zum Absaugen aus einzelnen Zellen oder ganzer Zellen aus Zellkulturen | |
WO2004074426A2 (de) | Verfahren und vorrichtungen zur verletzungsfreien bewegung einer sonde durch biologisches zellmaterial | |
EP0983021B1 (de) | Endoskop für die Feinnadelaspriationsbiopsie | |
DE3619062C2 (de) | Lichtmikroskop inverser Bauart | |
EP1299707A1 (de) | Verfahren zur untersuchung von zellen in einer kulturflüssigkeit | |
CH666850A5 (de) | Verfahren zur durchfuehrung von mikrooperationen an zellen und einrichtung zu dessen verwirklichung. | |
DE2922212B2 (de) | Mikromanipulator an einem Lichtmikroskop | |
EP0879408A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur berührungslosen mikroinjektion sowie zum sortieren und zur gewinnung von planar ausgebrachten biologischen objekten mit laserstrahlen | |
DE3530245A1 (de) | Verarbeitungsvorrichtung | |
WO1987006358A1 (en) | System for adjusting a light beam in an impingement plane | |
DE2942405A1 (de) | Vorrichtung zum punktieren von koerperinternen organen, gefaessen o.dgl. | |
DE69021364T2 (de) | Vorrichtung zur handhabung von biopsien und proben. | |
DE2854514C2 (de) | Servoelektrischer Mikromanipulator für den Bewegungsablauf auf Kugelkoordinaten | |
EP2393445B1 (de) | Vorrichtung zum ablösen einer endoskopiekapsel von einer oberfläche einer flüssigkeit | |
DE19740324C2 (de) | Einrichtung zum Manipulieren von zytotechnischen Instrumenten | |
DE102004053596B4 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Bearbeitung einzelner biologischer Zellen | |
DE10015156A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines biologischen Objekts aus einer biologischen Masse | |
DE69917132T2 (de) | Vorrichtung and Verfahren zur Simulation von Blutgefässen eines Patienten | |
DE2001311C3 (de) | Vorrichtung zur automatischen Entnahme von Flüssigkeitsproben | |
DE20022666U1 (de) | Vorrichtung zur automatisierten Probennahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial | |
DE2849564C2 (de) | Auf zwei Flüssigkeitsvorräte wirkende Umschaltvorrichtung für einen automatischen Brutschrank | |
EP1814700A1 (de) | Vorrichtung zum ankoppeln einer zusatzeinrichtung | |
EP4366633A1 (de) | Verfahren, vorrichtung und system zur entfernung des chorions eines embryos | |
DE9003120U1 (de) | Klammerapparat zum Aneinanderfügen zweier Stücke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: TAUCHNER, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. HEUNEMANN, D |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |