JP2000221409A - 微細作業用マイクロマニピュレーション装置及び微細作業用マイクロプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】加工部位を正確に特定し顕微鏡画像で観察し易
く、かつ最適な加工方向から極微細な試料加工処理を容
易にする顕微鏡用微細作業用マイクロマニピュレーショ
ン装置及びマイクロプローブを提供する。 【解決手段】Ｘ軸及びＹ軸方向への任意の移動が可能
で、かつ顕体加工試料３の表面のＢ−Ｂ’軸を回転中心
とする傾斜回転駆動が可能な可動ベース１の上には、Ｘ
軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への任意の移動が可能で、かつ顕
微鏡１０の光軸Ａ−Ａ’を回転中心とした回転駆動が可
能な、顕体加工試料３載置用顕体加工試料ステージ２が
設置され、更にマニピュレータベース支持体４を介して
マニピュレータ駆動ユニット７を載置した、顕微鏡１０
の光軸Ａ−Ａ’を中心として回転駆動が可能なマニピュ
レータベース５が設置されていることを特徴とする微細
作業用マイクロマニピュレーション装置であり、マニピ
ュレータ駆動ユニットの先端には微細加工用のプローブ
が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、極めて微細な顕体
加工試料を、光学または電子顕微鏡の視野の中に捉え
て、その画像を観察しながら加工や移動等のハンドリン
グを行なうためのツールを搭載する装置に関するもので
あり、更に詳しくは、顕体加工試料の顕微鏡観察方位、
位置合わせとマニピュレータ作業の最適化を実現するた
めの装置に係わる。

【０００２】

【従来技術】従来より、微小な顕体加工試料を、単に顕
微鏡で観察するのではなく、顕微鏡下で極めて微細な加
工を行なうという所謂微細作業は一般的に行なわれてい
た。しかしながら、特に近年、マイクロマシンの開発あ
るいはバイオ関連の技術の発達に伴い、顕体加工試料を
顕微鏡視野の中に捉えてマニピュレータを用いて何らか
の高度な加工を加えることに対する要求と重要性は、そ
の精度の向上とともにいままで以上に高度化しつつあ
る。この技術は、単に対象となる顕体加工試料の微小化
に伴なう運動分解能の高精度化を要求するのみならず、
極微小な顕体加工試料を顕微鏡視野の中で、特定部位を
操作するハンドリング技術の高精度化と簡易化を要求す
るものであり、顕体加工試料側の動きの自由度を多くし
た上で微小作業の操作性、確実性を確保したものでなけ
ればならない。

【０００３】微小な作業に必要とされる動きは、顕体加
工試料あるいはマニピュレータのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方
向への直線移動、およびＺ軸回りの回転運動に集約され
る。各軸方向の直線移動は、例えば数１０μｍレベルで
の微小な移動であれば、従来よりピエゾ素子にフィード
バック用の変位検出機能を付加したものが一般的に用い
られており、これによれば、変位検出手段にもよるが、
極めて高い分解能も比較的容易に実現することが可能で
ある。

【０００４】また、回転運動については、一つの固定点
を定めた上でその固定点回りの回転自由度を考慮した動
きが可能であり、顕体加工試料を載置する試料ステージ
およびマニピュレータを設置した駆動台を各々別個に回
転することにより正確な回転を分解能高く行なうことが
できる。この場合回転中心は固定されており、微細加工
作業においてはマニピュレータのプローブの先端が常に
固定されているという利点を有する。また、本発明者等
はすでに特願平１０−６２６０５において、回転中心を
任意の位置に設定可能な微細作業用の作業台について提
案を行なっている。

【０００５】実際の微細加工作業、特にバイオテクノロ
ジー分野においては顕体加工試料が生体であり、その形
態は複雑な３次元構造をとる。そのため、顕微鏡視野下
においてまず顕体加工試料を捉え、その加工作業を行な
う特定加工部位及び加工方位を確定し観察顕微鏡光軸に
固定した上で、その部位を自在に回転しあるいは傾斜転
動し、同時にマニピュレータのプローブも同様に位置を
変位させながら微細加工作業を行なうという３次元的な
動きをさせることが極めて重要である。しかしながら、
従来の微細作業用装置においては、顕微鏡下の微細加工
作業は主として２次元をベースとした動きであり、顕体
加工試料あるいはマニピュレータを傾斜転動させて観察
および作業を行なうという３次元的な機能は具備されて
おらず、それを行なうには顕体加工試料の載置位置や角
度を変えたり、マニピュレータのプローブを変更しなけ
ればならず、極めて煩雑さを伴なう作業であった。

【０００６】また、従来のこの種のマイクロマニピュレ
ーション装置の場合、実際の微細加工作業を行なうには
先端に加工用のプローブを搭載したマニピュレータを用
いるものである。マニピュレータを動かすことによりそ
の先端のプローブで顕体加工試料の加工を行なうのであ
るが、上述の複雑な動きをするマニピュレータの個数は
通常１個であり、また加工用のツールとしては針状のプ
ローブを用いることがほとんどである。また、顕体加工
試料の動きと、プローブの動きは独立したものとして設
計されている。更に、加工作業における加工点の確認
は、比較的視野が狭くまた焦点深度の浅い顕微鏡画像の
中で行なうのであるから、制限が多く難度の高いもので
あった。従って、従来のこのようなマイクロマニピュレ
ーション装置では特に生体を顕体加工試料とした複雑な
微細加工作業への対応が難しく、より高度なバイオ関連
技術発展のためには、より高度のマイクロマニピュレー
ション装置の開発が待たれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上述のマ
ニピュレータの持つ問題点に鑑み、サブミクロンオーダ
ーの精度での平面移動運動、回転運動および傾斜転動運
動の可能な手段の実現について鋭意研究を行なった結
果、従来の顕体加工試料ステージとマニピュレータ駆動
台が相互に拘束を受けず、別個の駆動系にて各々独立し
た動きをする限り、微細作業はその操作性および確実性
に欠けることを見出したものである。更に、顕体加工試
料ステージとマニピュレータ駆動台の主たる動きを基本
的には結合させた上で、各々の微細な動作は主たる動き
とは別に独立で可能な構造とすることで作業の操作性お
よび確実性を格段に向上することができることを見出
し、本発明になる微細作業用マイクロマニピュレーショ
ン装置を開発するに至ったものであり、その目的とする
所は、極微細領域の観察、加工、確認を円滑かつ確実に
行なうための位置、方位、角度の設定と加工作業更には
確認が容易に可能な微細作業用マイクロマニピュレーシ
ョン装置を提供することにある。更に本発明の他の目的
は該微細作業用マイクロマニピュレーション装置を用い
た微細作業用マイクロプローブを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、Ｘ軸及び
Ｙ軸方向への任意の移動が可能でかつ顕体加工試料３の
表面のＢ−Ｂ’軸を回転中心とする傾斜回転駆動が可能
な可動ベース１と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への任意の
移動が可能でかつ回転駆動が可能な顕体加工試料載置用
の顕体加工試料ステージ２と、少なくとも１台のマニピ
ュレータ駆動ユニット７を載置してなり、顕微鏡１０の
光軸Ａ−Ａ’を回転中心として回転駆動が可能なマニピ
ュレータベース５とから構成され、前記可動ベース１の
上には、前記顕体加工試料ステージ２が設置され、更に
マニピュレータベース支持体４を介して前記可動ベース
１の上に、前記マニピュレータベース５が設置されてい
ることを特徴とする微細作業用マイクロマニピュレーシ
ョン装置によって達成される。更に本発明の他の目的
は、前述の微細作業用マイクロマニピュレーション装置
を含む微細作業用マイクロプローブであって、前記微細
作業用マイクロマニピュレーション装置を構成するマニ
ピュレータ駆動ユニットの先端には針状プローブ、マイ
クロピペット用プローブおよび静電プローブよりなる微
細加工用のプローブのうちのいずれかが取り付けられて
いることを特徴とする微細作業用マイクロプローブによ
って達成される。

【０００９】また、マニピュレータベース５上に載置さ
れたマニピュレータ駆動ユニット７は以下の如き構成で
あることが好ましい。すなわち、まず、マニピュレータ
ベース５上にはマニピュレータ粗動ステージ６が設置さ
れており、その上にマニピュレータ駆動台８が載置固定
されていて、その駆動台上には微細作業用マニピュレー
タ９が設置できるようになっている。そして、マニピュ
レータ粗動ステージ６も、マニピュレータ駆動台８もい
ずれもＸ軸、Ｙ軸及およびＺ軸方向への任意の移動が可
能な構造を有するものであるが、このうち、マニピュレ
ータ粗動ステージ６の動きは最初の精度の粗い位置合わ
せを目的としたものであって、その駆動手段としては例
えば微動ネジ等を使用したマニュアル駆動をあげること
ができる。また、マニピュレータ駆動台８の動きは実際
の微細作業を行なうためのものであるから、例えば、ピ
エゾ圧電素子の電圧印加時の変化量を圧電素子に直結す
る材料の弾性変形を利用して機構的に拡大し、その変位
量をひずみ計測し、マニピュレータの必要移動量にフィ
ードバックし制御することにより極めて微小な変位量を
極めて高い精度で具現化されるものであることが好まし
い。

【００１０】本発明になる微細作業用マイクロマニピュ
レーション装置においては、例えば、任意の方向への平
面移動と試料上の直線を中心とした回転が可能なベース
上に、作業台と少なくとも１台のマニピュレータを置く
ことによって、作業台とマニピュレータの動きを基本的
に結合し、加工点すなわち試料表面とプローブ先端が顕
微鏡の視野から外れることを防止し、しかも微細作業に
必要な作業台とマニピュレータの微細な動きは、各々の
位置で独立に行なえるようにしたものである。本発明に
おいては、上述のマニピュレータ駆動ユニットは複数台
設けることが好ましい。複数台のマニピュレータ駆動ユ
ニットを設けることにより、複数台のマニピュレータあ
るいは異なったプローブを持ったマニピュレータが設置
可能であり、それにより複雑な作業をより確実に精度よ
く行なうことが可能となる。複数台のマニピュレータに
は同等のプローブを取り付けてもよいし、また異目的の
プローブを組み合わせて取り付けてもよく、本発明にお
いては、針状プローブ、マイクロピペット用プローブお
よび静電プローブのいずれかであることが好適である。
そしてその先端は、極小Ｒ加工を施したものが微細加工
用のツールとして好ましく、また、マイクロピペット用
プローブは試料面に対して３０〜４５度の傾斜をもって
接触するようにマニピュレータに取り付けられているこ
とが好ましく、更にまた各マニピュレータには歪センサ
ーが取り付けられていることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て説明する。図１は本発明になる微細作業用マイクロマ
ニピュレーション装置の全体を示す説明図であり、図２
はその主要部分を拡大して示したものである。また、図
３はその主要部分の断面を示す説明図である。これらの
図面から明らかなように、本発明になる微細作業装置は
一体構造のものとして顕微鏡に付属するチャンバー１５
内に収納されてなり、またこれと独立して顕微鏡１０が
設置されている。チャンバー１５と顕微鏡１０の位置は
常時固定されており、通常の作業の中では変更されるこ
とはない。

【００１２】可動ベース１の上に顕体加工試料ステージ
２が設置されており、その頂部に顕体加工試料３を載置
することができ、その載置位置は顕微鏡１０の光軸Ａ−
Ａ’と交差する位置にある。マニピュレータベース支持
体４は可動ベース１上に固定され、その上に円盤状のマ
ニピュレータベース５が載置されている。マニピュレー
タベース５の開孔部に顕体加工試料３が突出して位置す
るように配置されている。可動ベース１はＸ軸及びＹ軸
方向への任意の移動が可能であると同時に加工試料表面
上に引いた仮想直線Ｂ−Ｂ’を回転中心として約４５度
を限度とする角度で傾斜回転駆動が可能である。この可
動ベース１のＸ軸及びＹ軸方向への駆動は加工顕体加工
試料３の作業部位の顕微鏡光軸Ａ−Ａ’への位置あわせ
に必要なものであり、直線Ｂ−Ｂ’を回転中心とした傾
斜回転駆動は、顕体加工試料３の観察方位及び角度の設
定に必要なものである。可動ベース１のＸ軸及びＹ軸方
向への駆動および直線Ｂ−Ｂ’を回転中心とした傾斜回
転駆動は、変位量等を考慮して、例えばマイクロモータ
ー等を使用して行なうことができる。また、可動ベース
１のＸ軸方向への駆動および直線Ｂ−Ｂ’を回転中心と
した傾斜回転駆動はチャンバー１５の外部に設置された
可動ベース操作用つまみ１４を操作することにより行な
うことも可能である。

【００１３】マニピュレータベース５は顕微鏡１０の光
軸Ａ−Ａ’を中心とした任意の回転駆動が可能な構造を
有する。このマニピュレータベース５の回転はマニピュ
レータ９、９’の作業方位の設定に必要なものであり、
その駆動は例えばマイクロモーター等を使用して行なう
ものである。更に、マニピュレータ駆動台８、８’はこ
れをＸ軸、Ｙ軸あるいはＺ軸の任意の方向へ正確に作動
することにより、マニピュレータプローブによる実際の
微細作業を行なうものであるから、極めて高い精度での
微小駆動が必要である。従って、マニピュレータ駆動台
８、８’の駆動は、微小でかつ正確な動きが必要である
ことから、ピエゾ圧電素子の電圧印加時の変化量を圧電
素子に直結する材料の弾性変形を利用して機構的に拡大
し、その変位量をひずみ計測し、マニピュレータの必要
移動量にフィードバックし制御する方法を採ることがも
っとも好ましい。

【００１４】上述の通り、加工顕体加工試料３およびマ
ニピュレータ９、９’は可動ベースに従動して一緒に動
くのであるから、その相対的位置は変化せず、試料の加
工部位とマニピュレータプローブ１１，１１’の先端と
の位置ズレは起こることはない。一方、微細加工作業に
必要とされる微細かつ精度の優れた動きは、個々のマニ
ピュレータ駆動台８、８’および顕体加工試料ステージ
２に別個に取り付けられた駆動装置により任意に可能で
ある。すなわち、マニピュレータ駆動ユニット７、７’
と、顕体加工試料ステージ２はそれぞれ独立に動作可能
な状態を保持しながら剛的に結合されているのである。

【００１５】本発明になる微細作業用マイクロマニピュ
レーション装置においては、マニピュレータ粗動ステー
ジ６及び６’の駆動が例えばマニュアルで行われる以外
は、全ての駆動は、各々独立した駆動回路を有しＣＰＵ
制御されて行われる。これは各々の駆動部、就中、各マ
ニピュレータ駆動ユニット７、７’が独立した駆動を可
能とすることにより、試料加工の容易性、確実性を高め
ると同時に、加工の自由度を増加せしめることが可能と
なる。

【００１６】本発明になる微細作業用マイクロマニピュ
レーション装置は、その微細作業が数十倍から数千倍程
度の倍率の顕微鏡視野下で行なわれることを大前提とし
ているのであるから、その微細作業における標準的変位
量は特に限定を受けるものではないが、大略２００μｍ
をその上限とするものである。この変位量は本発明のマ
ニピュレータ駆動台の駆動がピエゾ圧電素子の電圧印加
時の変化量を圧電素子に直結する材料の弾性変形を利用
して機構的に拡大しそれを駆動源としていることから、
十分に追随できる領域である。

【００１７】マニピュレータ９、９’のプローブ支持部
の板バネ状のアーム１２および１２’には図４のマニピ
ュレータプローブ拡大図に示すように歪センサー１３、
１３’が取り付けられており、微細加工用プローブの顕
体加工試料との接触あるいはその押圧力の強さ、あるい
は離脱を検知することを可能にしている。ここで検知さ
れた信号は制御用コンピュータに送られ、マニピュレー
タおよび作業台の動きを必要に応じてコントロールする
ことができる。

【００１８】マニピュレータ９、９’に取り付けられる
微細作業用のプローブ１１，１１’の形状については、
特に限定を受けるものではないが、例えば顕体加工試料
の切断、切開、一部切除、穿孔、接合、接着あるいは付
加等の微細加工を行なう針状プローブ、ガスまたは液体
の注入を行なうマイクロピペット用プローブ、あるいは
プローブ先端と顕体加工試料との距離や形状の計測を行
なう静電プローブであることが好ましい。針状プローブ
の場合は、その先端は最小で１０ｎｍ程度の曲率で極小
Ｒ加工したものであることが好ましく、先端Ｒを極小に
するための加工性に優れていること並びに、強度、剛
性、耐腐食性等の面からタングステン材が選択的に用い
られる。また、その先端は金または白金でメッキしたも
のであってもよい。

【００１９】また、マイクロピペット用プローブは顕体
加工試料にある種の気体または液体の注入を目的とした
ものでありガラス、石英あるいはステンレス等の金属製
のものであって、その先端は針状で極小Ｒ加工したもの
であることが好ましい。さらに、注入用の液体がその先
端で玉状になることを避けるために、その先端をテフロ
ン加工することもできる。顕体加工試料が例えば、生体
であるような場合、マイクロピペットの先端を試料内に
生体の損傷を極力少なくし抵抗なく刺通するに適した角
度は試料面に対して３０〜４５度とすることが好まし
く、この範囲を外れると、刺通が円滑に行かなかった
り、あるいは試料側の損傷が大きくて注入の効率が悪く
適切ではない。

【００２０】さらに、試料が湿潤状態にない場合、プロ
ーブ先端に分子吸着や粉体の静電吸着が起こり、微細加
工作業に支障を来たす場合があるので、この場合は図５
に示すような試料接触先端部に電圧印加可能な配線を配
した静電プローブを用い、先端部の電圧印加を行なわし
めることが有効である。電圧印加は±電荷の切り替えが
可能であり、プローブ支持部とは電気的に絶縁されてい
る。このようにすることにより、プローブ先端は常時清
澄に保たれており、微細作業の効率を妨げることはな
い。さらに、静電プローブの場合は試料との距離の検
知、あるいは試料との接触の検知の機能を有するもので
ある。

【００２１】微細作業の実行にあたっては、二本のマニ
ピュレータの先端に取り付けるプローブの種類を、一方
を針状プローブとし、他方を同一あるいはその他の種類
のプローブとすることが有効である。このようにするこ
とにより、針状プローブを取り付けたマニピュレータを
試料押え用として用い、もう一方のプローブでの実際の
微細加工をやり易く、またより確実にすることが可能で
ある。この際、押えの程度を制御するためには、図６の
例に示すようにプローブ支持部の板バネ状のアーム１２
に取り付けた歪センサー１３の信号を制御コンピュータ
に入力しそれによりその力を加減することが有効であ
る。また、２本の針状プローブを利用して、試料の挟み
込み、移動、位置変更等が任意に可能である。

【００２２】本発明に使用される顕微鏡としては、高性
能の種々の光学顕微鏡の他に、電子顕微鏡を挙げること
ができるが、特に、電子線による像観察を行なうタイプ
の顕微鏡においては試料を含めた全装置を高真空状態に
おいて観察し作業を行なうことが必要であるので、装置
全体を高真空タイプのものとすることが必要となる。さ
らにこの場合は顕体加工試料作業台、マニピュレータを
含んだ部材が例えばアルミ、燐青銅、タングステン、セ
ラミックス、ガラス等の非磁性材料で構成されることが
好ましい。

【００２３】

【実施例】以下実施例に従い、本発明の微細作業用マイ
クロプローブによる試料のセッティングからプローブ操
作に至るまでの微細作業の操作手順の一例を図面に従っ
て説明するが、これにより特に限定を受けるものではな
い。

【００２４】実施例 まず、顕微鏡外での顕体加工試料とプローブのプリセッ
トについて説明する。図３において、マニピュレータ回
転中心点にプローブ１１の先端を、マニピュレータ粗動
ステージ６を駆動して合わせる。この際、Ｚ方向の位置
は標準試料位置（可動ベース１の傾斜回転センター）に
合わせるようにする。次いで、顕体加工試料作業台２を
Ｚ方向に下げるように移動してその上に顕体加工試料３
をセット、装置全体を顕微鏡に付属するチャンバー１５
にセットする。

【００２５】可動ベース１を駆動して、プローブ１１の
先端を顕微鏡の光軸に合わせ、次いでプローブ１１の先
端に顕微鏡の焦点を合わせる。この位置をフォーカスレ
ベルとして顕微鏡焦点位置を固定する。マニピュレータ
駆動台８を駆動してプローブ１１をＺ軸方向上方に移動
したのち、顕体加工試料作業台２を駆動してＺ軸方向上
方に移動し、加工試料表面上の加工を行なうレベルが顕
微鏡焦点、即ちフォーカスレベルに一致するようにす
る。次いで、Ｘ軸、Ｙ軸を駆動し顕体加工試料の加工位
置を設定し、更に試料を回転して加工方位を設定する。
然る後、可動ベースを傾斜回転して加工角度を設定す
る。

【００２６】マニピュレータ駆動台８’を駆動してもう
一方のマニピュレータ９’に取り付けられたプローブ１
１’をフォーカスレベルにまで移動し、プローブ操作に
より顕体加工試料３の微細加工作業を行なう。加工は、
マニピュレータ駆動台８および８’のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向
の駆動とマニピュレータベース５の回転駆動によって行
われる。また、これらのプローブ操作は顕微鏡画像を観
察することによって、オペレーターが自在に行なうこと
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明になる微細作業
用マイクロマニピュレーション装置によれば、光学また
は電子顕微鏡の視野の中に顕体加工試料を捉えて、その
試料を見ながら顕微鏡視野下での顕体加工試料のマニピ
ュレータによる加工を行なうという所謂微細作業におい
て、その操作の確実性、迅速性を確立することが可能に
なった。就中、顕体加工試料を顕微鏡視野の中に捉えて
の上での顕体加工試料の変位、回転、転動を可能とし、
更にまた加工用のツールであるマニピュレータプローブ
の微細かつ確実な動きを可能としたものである。すなわ
ち、従来極めて不十分であった顕体加工試料の顕微鏡観
察方位、位置合わせとマニピュレータ加工の最適化が本
発明により初めて達成されたものであり、特に顕微解剖
等を目的とするバイオ分野、ミクロンオーダーの機械の
組立て加工、顕微鏡下での化学反応のダイナミック追跡
あるいはトライボロジーの分野等においてその効果は極
めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる微細作業用マイクロマニピュレー
ション装置の全体説明図である。

【図２】本発明になる微細作業用マイクロマニピュレー
ション装置の要部拡大説明図である。

【図３】本発明になる微細作業用マイクロマニピュレー
ション装置の要部の断面図である。

【図４】本発明になる微細作業用マイクロマニピュレー
ション装置のマニピュレータ駆動ユニットの説明図であ
る。

【図５】針状プローブを示す説明図である。

【図６】マイクロピペット状プローブを示す説明図であ
る。

【図７】静電プローブを示す説明図である。

【図８】歪センサーによるマニピュレータの制御の一例
を示す図面である。

【符号の説明】

１：可動ベース、 ２：顕体加工試料ステージ、 ３：
顕体加工試料、４：マニピュレータベース支持体、
５：マニピュレータベース、６、６’：マニピュレータ
粗動ステージ、７、７’：マニピュレータ駆動ユニッ
ト、８、８’：マニピュレータ駆動台、９、９’：マニ
ピュレータ、 １０：顕微鏡、１１，１１’：微細作業
用プローブ、１２，１２’：プローブ支持部用アーム、
１３，１３’：歪センサー、１４：可動ベース操作用つ
まみ、 １５：チャンバー、１６：絶縁素材、 １７：
ピエゾ素子＋変位拡大機構、Ａ−Ａ’：顕微鏡光軸、Ｂ
−Ｂ’：顕体加工試料上の仮想直線、Ｘ、Ｙ、Ｚ：Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を示すマーク

フロントページの続き (72)発明者 川上 辰男 茨城県常陸太田市馬場町457 株式会社三 友製作所内 (72)発明者 山本 佳男 神奈川県横浜市緑区いぶき野27−14−304 (72)発明者 江田 弘 茨城県西茨城郡友部町大田町1477−１ Ｆターム(参考） 2H052 AD02 AD07 AD17 AD18 AD22 AD31 AF02 AF19 3F060 AA00 BA10 EB06 EC07 FA07 GA00 GD11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸及びＹ軸方向への任意の移動が可能
   でかつ顕体加工試料３の表面のＢ−Ｂ’軸を回転中心と
   する傾斜回転駆動が可能な可動ベース１と、Ｘ軸、Ｙ軸
   及びＺ軸方向への任意の移動が可能でかつ回転駆動が可
   能な顕体加工試料載置用の顕体加工試料ステージ２と、
   少なくとも１台のマニピュレータ駆動ユニット７を載置
   してなり、顕微鏡１０の光軸Ａ−Ａ’を回転中心として
   回転駆動が可能なマニピュレータベース５とから構成さ
   れ、前記可動ベース１の上には、前記顕体加工試料ステ
   ージ２が設置され、更にマニピュレータベース支持体４
   を介して前記可動ベース１の上に、前記マニピュレータ
   ベース５が設置されていることを特徴とする微細作業用
   マイクロマニピュレーション装置。
2. 【請求項２】 マニピュレータ駆動ユニットが、マニピ
   ュレータ粗動ステージ６の上にマニピュレータ駆動台８
   が載置された構造であって、かつ前記マニピュレータ粗
   動ステージ６および前記マニピュレータ駆動台８が各々
   独自にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への任意の移動が可能で
   あることを特徴とする請求項第１項記載の微細作業用マ
   イクロマニピュレーション装置。
3. 【請求項３】 マニピュレータ駆動台８のＸ軸、Ｙ軸及
   びＺ軸方向への移動が、ピエゾ圧電素子の電圧印加時の
   変化量を圧電素子に直結する材料の弾性変形を利用して
   機構的に拡大し、その変位量をひずみ計測し、マニピュ
   レータの必要移動量にフィードバックし制御することに
   より駆動されるものであることを特徴とする請求項第１
   項ないし第２項記載の微細作業用マイクロマニピュレー
   ション装置。
4. 【請求項４】 請求項第１項記載の微細作業用マイクロ
   マニピュレーション装置を含む微細作業用マイクロプロ
   ーブであって、前記微細作業用マイクロマニピュレーシ
   ョン装置を構成するマニピュレータ駆動ユニットの先端
   には針状プローブ、マイクロピペット用プローブおよび
   静電プローブよりなる微細加工用のプローブのうちのい
   ずれかが取り付けられていることを特徴とする微細作業
   用マイクロプローブ。
5. 【請求項５】 マイクロピペット用プローブが、その先
   端が針状で極小Ｒ加工したものであって、かつ試料面に
   対して３０〜４５度の傾斜をもって接するようにマニピ
   ュレータに取り付けられていることを特徴とする請求項
   第４項記載の微細作業用マイクロプローブ。
6. 【請求項６】 マニピュレータに歪センサーを取り付
   け、プローブと顕体加工試料との接触あるいはその応力
   等を検知させるようにしたことを特徴とする請求項第４
   項および５項記載の微細作業用マイクロプローブ。