JP2001330781A

JP2001330781A - マイクロマニピュレータ

Info

Publication number: JP2001330781A
Application number: JP2000146082A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yoneyama; 新二米山
Original assignee: NARISHIGE KK
Current assignee: NARISHIGE KK
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な装置とすることなく、その取り付けも
簡便であるマイクロマニピュレータを提供する。【解決手段】Ｚ軸粗動操作部１３には、Ｚ軸粗動操作
手段２２によって容積が増減させられるＺ軸粗動シリン
ダ２４が設けられている。Ｚ軸微動操作部３３には、Ｚ
軸微動操作手段４０によって容積が増減させられるＺ軸
微動シリンダ４１が設けられている。Ｚ軸駆動部５３に
は、容積が増減することによってホルダ５６を移動させ
るシリンダ部材５３Ｅが設けられている。Ｚ軸粗動シリ
ンダおよびＺ軸微動シリンダはＺ軸第１チューブ８Ｚ１
を介して連通している。また、Ｚ軸粗動シリンダとシリ
ンダ部材５３Ｅは、Ｚ軸第２チューブ８Ｚ２を介して連
通している。これらの中には作動液が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマニピュ
レータに係り、特に、硝子電極などのマイクロツールを
顕微鏡の下で操作するにあたり、水や作動油などの液体
の作動液を介して遠隔的に操作でき、しかも微動と粗動
の双方の操作を行うことができる液圧遠隔操作型のマイ
クロマニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】基礎医学やバイオテクノロジーの分野で
は、生物の器官や生体組織、卵細胞や単一細胞等の細胞
類を保持し、吸引、注入、分割等の細胞処理を行うため
に細胞類を操作するマイクロマニピュレータがあり、こ
れら細胞類に対して顕微鏡の視野内でマイクロマニピュ
レータを微動操作して各種細胞処理を行っている。

【０００３】ところで、作業者がマイクロマニピュレー
タの操作ハンドルに直接手を触れて微動操作すると、手
に生じる震えが機枠を通じて拡大されて伝達される恐れ
があり、手に生じる震えを極力抑えて静かにマイクロマ
ニピュレータを操作しなければならず、その操作に細心
の注意と相当の熟練とを必要としている。そこで、マイ
クロマニピュレータを油圧等の液圧により遠隔的に微動
操作できるようにした液圧式のマイクロマニピュレータ
がある。

【０００４】この液圧遠隔操作型のマイクロマニピュレ
ータは、顕微鏡上でマイクロツールを実際に移動させる
駆動部と、この移動を行わせる操作を行うための操作部
を備えている。また、駆動部と操作部には、それぞれ作
動液が充填されたシリンダが設けられており、これらの
シリンダはたとえば作動液が充填されたホースを介して
連通している。さらに、駆動部におけるシリンダの容積
が増減することで、マイクロツールが移動する構成とさ
れており、操作部におけるシリンダ容積は、例えば操作
ダイヤルを操作することなどに増減可能とされている。
そして、操作部における操作ダイヤルを操作することに
よって作動して操作部のシリンダの容積が増減し、これ
に伴って作動液が操作部のシリンダと駆動部のシリンダ
の間をホースを介して移動し、駆動部におけるシリンダ
の容積も増減して、マイクロツールが移動するように構
成されている。

【０００５】かかる従来のマイクロマニピュレータにお
いては、前記の微動操作のほか、たとえば、シャーレの
中で試料を探すなどために、マイクロツールを大きく動
かす粗動操作が要求される。このような粗動操作を行う
ために、従来のマイクロマニピュレータにおいては、電
気的あるいは機械的に移動させるマニピュレータを別途
マイクロマニピュレータに取り付けていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のマ
イクロマニピュレータのように、粗動操作を行うための
マニピュレータを別途取り付けた場合には、いきおい装
置が複雑化するという問題があった。また、粗動操作が
可能なマニピュレータにマイクロマニピュレータを取り
付けるといった手間の掛かる作業を要するなどの問題も
あった。

【０００７】そこで、本発明の課題は、複雑な装置とす
ることなく、その取り付けも簡便であるマイクロマニピ
ュレータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明のうちの請求項１に係る発明は、粗動操作手段を有す
る粗動操作部と、微動操作手段を有する微動操作手段と
を備えるとともに、移動可能なマイクロツール保持手段
を有する駆動部を備え、前記粗動操作部には、作動液が
充填され、前記粗動操作手段によって容積が増減させら
れる粗動シリンダが設けられ、前記微動操作部には、作
動液が充填され、前記微動操作手段によって容積が増減
させられる微動シリンダが設けられ、前記駆動部には、
作動液が充填され、容積が増減することによって前記マ
イクロツール保持手段を移動させる駆動部シリンダが設
けられており、作動液が充填されたシリンダ連結部材を
介して、前記粗動シリンダ、前記微動シリンダ、および
前記駆動部シリンダが連通していることを特徴とするマ
イクロマニピュレータである。

【０００９】従来においては、液圧を介した遠隔操作に
よって粗動操作を行うことを考えると、大量の作動液を
要するため、シリンダが大きくなってしまい、装置全体
が大型してしまうことから、液圧を介した遠隔操作を行
うといった考えはなかった。本発明では、装置の簡素
化、特に操作部と駆動部を結ぶチューブを少なくすると
いうことを実現するため、粗動操作を遠隔操作によって
行う点に着目した。そして、シリンダを極力コンパクト
に収納することによって、従来、微動シリンダが収納さ
れていた場所に粗動シリンダを収納できるようにした。
こうして、本発明を完成させるに至った。

【００１０】ここで、単に粗動操作手段と微動操作手段
を設けてそれぞれ駆動部に接続するのみでは、たとえば
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にマイクロツールを移動可能とするマイ
クロマニピュレータでは６本のシリンダ連結部材が必要
となるこれに対して、本発明においては、粗動操作部に
おける粗動シリンダと微動操作部における微動シリンダ
をシリンダ連結部材で連結し、さらに駆動部シリンダと
連結したことにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にマイクロツール
を移動可能とした場合でも、シリンダ連結部材を３本で
済ませることができる。したがって、その分マイクロマ
ニピュレータ全体を簡素化することができる。

【００１１】請求項２に係る発明は、前記粗動操作部に
は、前記粗動操作手段を所定の位置に復帰させる復帰手
段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
マイクロマニピュレータである。

【００１２】この種のマイクロマニピュレータでは、た
とえば１つの試料について細胞処理などを行った後、試
料を交換して細胞処理などを行うことがある。このと
き、いったんマイクロツールを大きく移動させておき、
試料を交換した後に再びマイクロツールをもとの場所に
戻したい場合が生じる。また、マイクロツールを交換す
る際にも、細胞処理を行う位置から大きく離しておき、
交換後に元の位置に戻せるようにしておくことが望まし
い。ここで、請求項２に係る発明では粗動操作部には、
粗動操作手段を所定の位置、たとえば元の位置に復帰さ
せる復帰手段が設けられている。この復帰手段が設けら
れていることにより、粗動操作部によってマイクロツー
ルを移動させておき、その状態で試料を交換し、続いて
復帰手段によってマイクロツールを元の位置に戻すこと
によって、試料を交換した後に細胞処理を早期に開始す
ることができる。

【００１３】請求項３に係る発明は、前記駆動部は、Ｘ
方向、Ｙ方向、およびＺ方向のそれぞれに前記マイクロ
ツール保持手段を移動させるＸ軸駆動部、Ｙ軸駆動部、
およびＺ軸駆動部を備えており、前記粗動操作部および
前記微動操作部には、前記Ｘ軸駆動部を駆動するＸ軸粗
動操作部およびＸ軸微動操作部、前記Ｙ軸駆動部を駆動
するＹ軸粗動操作部およびＹ軸微動操作部、ならびに前
記Ｚ軸駆動部を駆動するＺ軸粗動操作部およびＺ軸微動
操作部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載のマイクロマニピュレータで
ある。

【００１４】請求項３に係る発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ
方向にマイクロツールを移動させることができるので、
３次元的にマイクロツールを移動させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明
に係るマイクロマニピュレータの全体を示す斜視図、図
２は、その一部破断正面図である。図１および図２に示
すように、本実施形態に係るマイクロマニピュレータ１
は、いわゆる液圧遠隔操作型であり、粗動操作部２、微
動操作部３、および駆動部４を備えている。

【００１６】粗動操作部２は、Ｘ−Ｙ粗動基台５に設け
られたＸ軸粗動操作部１１、Ｙ軸粗動操作部１２および
マグネットスタンド６に設けられたＺ軸粗動操作部１３
を備えている。また、Ｘ−Ｙ粗動基台５およびマグネッ
トスタンド６は、それぞれその底部に設けられた図示し
ないマグネットによって金属製の定板７に固定されてい
る。

【００１７】Ｘ軸粗動操作部１１は、図２および図３に
示すように、Ｘ軸粗動操作手段１４と固定部材１５を有
しており、この固定部材１５は、図１に示すＸ−Ｙ粗動
基台５に固定されている。また、Ｘ軸粗動操作手段１４
における固定部材１５を介した反対位置には、一方が開
口部とされたＸ軸粗動シリンダ１６が設けられている。
このＸ軸粗動シリンダ１６は、円筒形状をなしており、
比較的大量の作動液を充填することがでいるようになっ
ている。このＸ軸粗動シリンダ１６の開口部はダイヤフ
ラム１７で覆われて液密状態とされており、Ｘ軸粗動シ
リンダ１６には作動液が充填されている。また、Ｘ軸粗
動シリンダ１６にはチューブ取付口１６Ａが設けられて
おり、このチューブ取付口１６Ａにシリンダ連結部材と
なるＸ軸第１チューブ８Ｘ１およびＸ軸第２チューブ８
Ｘ２のそれぞれの一端が取り付けられている。そして、
Ｘ軸粗動シリンダ１６の内部は、Ｘ軸第１チューブ８Ｘ
１およびＸ軸第２チューブ８Ｘ２と連通している。

【００１８】Ｘ軸粗動操作手段１４は、Ｘ軸粗動ダイヤ
ル１４Ａを備えている。このＸ軸粗動ダイヤル１４Ａの
内側には押出部材１４ＢがＸ軸粗動ダイヤル１４Ａと同
心状に取り付けられており、Ｘ軸粗動ダイヤル１４Ａを
回転させることによって、押出部材１４Ｂも回転するよ
うになっている。この押出部材１４Ｂの基端部には、オ
ネジ部１４Ｃが形成されているとともに、固定部材１５
には、オネジ部１４Ｃがねじ込まれるメネジ部１５Ａが
形成されている。

【００１９】そして、Ｘ軸粗動ダイヤル１４Ａを回転さ
せることによって、オネジ部１４Ｃとメネジ部１５Ａの
作用によって押出部材１４Ｂが固定部材１５に対して相
対的に進退する構成となっている。また、押出部材１４
Ｂが進退することによって、ダイヤフラム１７が変形
し、Ｘ軸粗動シリンダ１６の容積が増減するようになっ
ている。

【００２０】Ｙ軸粗動操作部１２は、Ｙ軸粗動操作手段
１８と、固定部材１９を有しており、この固定部材１９
は、図１に示すＸ−Ｙ粗動基台５の左側に固定されてい
る。また、Ｙ軸粗動操作手段１８における固定部材１９
を介した反対位置には、一方が開口部とされたＹ軸粗動
シリンダ２０が設けられている。このY軸粗動シリンダ
２０は、Ｘ軸粗動シリンダ１６と同様に円筒形状をなし
ており、比較的大量の作動液を充填することができるよ
うになっている。このＹ軸粗動シリンダ２０の開口部は
ダイヤフラム２１で覆われて液密状態とされており、Ｙ
軸粗動シリンダ２０には作動液が充填されている。ま
た、Ｙ軸粗動シリンダ２０にはチューブ取付口２０Ａが
設けられており、このチューブ取付口２０Ａにシリンダ
連結部材となるＹ軸第１チューブ８Ｙ１およびＹ軸第２
チューブ８Ｙ２のそれぞれの一端が取り付けられてい
る。そして、Ｙ軸粗動シリンダ２０の内部は、Ｙ軸第１
チューブ８Ｙ１およびＹ軸第２チューブ８Ｙ２と連通し
ている。

【００２１】Ｙ軸粗動操作手段１８は、Ｙ軸粗動ダイヤ
ル１８Ａを備えている。このＹ軸粗動ダイヤル１８Ａの
内側には押出部材１８ＢがＹ軸粗動ダイヤル１８Ａと同
心状に取り付けられており、Ｙ軸粗動ダイヤル１８Ａを
回転させることによって、押出部材１８Ｂも回転するよ
うになっている。この押出部材１８Ｂの基端部には、オ
ネジ部１８Ｃが形成されているとともに、固定部材１９
には、このオネジ部１８Ｃがねじ込まれるメネジ部１９
Ａが形成されている。

【００２２】そして、Ｙ軸粗動ダイヤル１８Ａを回転さ
せることによって、オネジ部１８Ｃとメネジ部１９Ａの
作用によって押出部材１８Ｂが固定部材１９に対して相
対的に進退する。また、押出部材１８Ｂが進退すること
によって、ダイヤフラム２１が変形し、Ｙ軸粗動シリン
ダ２０の容積が増減するようになっている。

【００２３】また、Ｚ軸粗動操作部１３は、図２に示す
ように、Ｚ軸粗動操作手段２２と、固定部材２３を有し
ており、この固定部材２３は、図１に示すマグネットス
タンド６に固定されている。また、Ｚ軸粗動操作手段２
２における固定部材２３を介した反対位置には、一方が
開口部とされたＺ軸粗動シリンダ２４が設けられてい
る。このＺ軸粗動シリンダ２４もＸ軸粗動シリンダ１６
と同様に円筒形状をなしており、比較的大量の作動液を
充填することができるようになっている。このＺ軸粗動
シリンダ２４の開口部はダイヤフラム２５で覆われて液
密状態とされており、Ｚ軸粗動シリンダ２４には作動液
が充填されている。また、Ｚ軸粗動シリンダ２４にはチ
ューブ取付口２４Ａが設けられており、このチューブ取
付口２４Ａにシリンダ連結部材となるＺ軸第１チューブ
８Ｚ１およびＺ軸第２チューブ８Ｚ２のそれぞれの一端
が取り付けられている。このうちのＺ軸第１チューブ８
Ｚ１は、マグネットスタンド６内に設けられている。そ
して、Ｚ軸粗動シリンダ２４の内部は、Ｚ軸第１チュー
ブ８Ｚ１およびＺ軸第２チューブ８Ｚ２と連通してい
る。

【００２４】Ｚ軸粗動操作手段２２は、Ｚ軸粗動ダイヤ
ル２２Ａを備えている。このＺ軸粗動ダイヤル２２Ａの
内側に押出部材２２ＢがＺ軸粗動ダイヤル２２Ａと同心
状に取り付けられており、Ｚ軸粗動ダイヤル２２Ａを回
転させることによって、押出部材２２Ｂも回転するよう
になっている。この押出部材２２Ｂの基端部には、オネ
ジ部２２Ｃが形成されているとともに、固定部材２３に
は、オネジ部２２Ｃがねじ込まれるメネジ部２３Ａが形
成されている。

【００２５】そして、Ｚ軸粗動ダイヤル２２Ａを回転さ
せることによって、オネジ部２２Ｃとメネジ部２３Ａの
作用によって押出部材２２Ｂが固定部材２３に対して相
対的に進退する構成となっている。また、押出部材２２
Ｂが進退することによって、ダイヤフラム２５が変形
し、Ｚ軸粗動シリンダ２４の容積が増減するようになっ
ている。

【００２６】なお、本実施形態においては、Ｙ軸粗動操
作部１２およびＺ軸粗動操作部１３は、それぞれＸ軸粗
動操作部１１と同一形状とされている。したがって、た
とえばＸ軸粗動シリンダ１６、Ｙ軸粗動シリンダ２０、
およびＺ軸粗動シリンダ２４は同一形状とされている。

【００２７】また、Ｘ軸粗動操作部１１、Ｙ軸粗動操作
部１２、およびＺ軸粗動操作部１３には、それぞれ同一
の復帰機構が設けられている。この復帰機構について、
Ｚ軸粗動操作部１３においてのみ図示して説明すると、
図２および図３に示すように、復帰機構２６は、固定リ
ング２６Ａを有している。この固定リング２６Ａの上方
位置には、長孔が穿設されたストッパー２６Ｂが固定さ
れている。ストッパー２６Ｂの下方には、ストッパー爪
２６Ｃが設けられており、このストッパー爪２６ＣでＺ
軸粗動操作手段２２がＺ軸粗動シリンダ２４方向に移動
するのを抑止している。また、固定リング２６Ａは３つ
のノブ２６Ｄ，２６Ｅ，２６Ｆによって固定部材２３に
締め付けられて固定されている。これらのうちのノブ２
６Ｆは、ストッパー２６Ｂの長孔に挿入されている。そ
して、固定リング２６Ａは、固定部材２３に対して相対
的に移動可能であり、固定リング２６Ａの下面がＺ軸操
作手段の先端部（上端部）と当接するように構成されて
いる。

【００２８】図１に示すように、微動操作部３は、マグ
ネットスタンド６に設けられたＸ軸微動操作部３１、Ｙ
軸微動操作部３２、Ｚ軸微動操作部３３、およびジョイ
スティック型Ｘ−Ｙ軸微動操作部３４を有している。Ｘ
軸微動操作部３１は、図２に示すように、Ｘ軸微動操作
手段３５と、固定部材３６を有しており、この固定部材
３６はマグネットスタンド６に固定されている。また、
Ｘ軸微動操作手段３５における固定部材３６を介して反
対側には、作動液が充填されたＸ軸微動シリンダ３７が
設けられている。このＸ軸微動シリンダ３７は、先端が
円筒状であり、後端が漏斗状とされている。このため、
Ｘ軸粗動シリンダ１６などと比較して、外形はほぼ同じ
大きさであるが、充填可能となる作動液の量は少ないも
のとなる。

【００２９】Ｘ軸粗動操作手段３５は、Ｘ軸微動ダイヤ
ル３５Ａを備えている。このＸ軸微動ダイヤル３５Ａの
内側には押出部材３５ＢがＸ軸微動ダイヤル３５Ａと同
心状に取り付けられており、Ｘ軸微動ダイヤル３５Ａを
回転させることによって、押出部材３５Ｂも回転するよ
うになっている。この押出部材３５Ｂの基端部にはオネ
ジ部３５Ｃが形成されているとともに、固定部材３６に
は、オネジ部３５Ｃがねじ込まれるメネジ部３６Ａが形
成されている。そして、Ｘ軸微動ダイヤル３５Ａを回転
させることによって、オネジ部３５Ｃとメネジ部３６Ａ
の作用によって押出部材３５Ｂが固定部材３６に対して
相対的に進退する構成となっている。

【００３０】Ｘ軸微動シリンダ３７におけるＸ軸微動操
作手段３５の押出部材３５Ｂ側にはダイヤフラム３８が
設けられており、Ｘ軸微動シリンダ３７内を液密に保っ
ている。また、押出部材３５Ｂが進退することによっ
て、ダイヤフラム３８が変形し、Ｘ軸微動シリンダ３７
の容積が増減するようになっている。さらに、Ｘ軸微動
シリンダ３７には、チューブ取付口３７Ａが設けられて
おり、このチューブ取付口３７ＡにＸ軸第１チューブ８
Ｘ１の一端が取り付けられて、Ｘ軸微動シリンダ３７の
内部は、Ｘ軸第１チューブ８Ｘ１と連通している。した
がって、Ｘ軸微動操作部３１におけるＸ軸微動シリンダ
３７の内部とＸ軸粗動操作部１１におけるＸ軸粗動シリ
ンダ１６の内部はＸ軸第１チューブ８Ｘ１を介して連通
している。

【００３１】ここで、Ｘ軸微動操作部３１におけるＸ軸
微動シリンダ３７の容積は、Ｘ軸粗動操作部１１におけ
るＸ軸粗動シリンダ１６の容積のおよそ１／３とされて
いる。したがって、Ｘ軸微動操作部３１による操作の量
は、Ｘ軸粗動操作部１１による操作の量の１／３とされ
ている。このため、たとえばＸ軸微動操作部３１で図１
に示すマイクロピペットＭＰを最大で６ｍｍ移動させる
ことができるのに対して、Ｘ軸粗動操作部１１ではマイ
クロピペットＭＰを最大で１８ｍｍ移動させることがで
きるようにされている。また、Ｘ軸粗動操作部１１にお
けるダイヤフラム１７は、Ｘ軸微動操作部３１における
ダイヤフラム３８のおよそ１．４倍の面積を有してお
り、長い距離の移動も充分に行うことができるようにな
っている。

【００３２】また、Ｘ軸微動操作部３１から鉛直軸周り
に９０度回転した位置に、Ｙ軸微動操作部３２が設けら
れている。このＹ軸微動操作部３２については、前記し
たＸ軸微動操作部３１と実質的に同一の構成を有してい
るので、図示およびその詳細な説明は省略する。

【００３３】さらに、Ｘ軸微動操作部３１およびＹ軸微
動操作部３２の下方位置には、マグネットスタンド６に
垂下状態で設けられたジョイスティック３９を介してＺ
軸微動操作部３３が設けられている。Ｚ軸微動操作部３
３は、図２および図４に示すように、Ｚ軸微動操作手段
４０を有している。このＺ軸微動操作手段４０は、Ｚ軸
微動ダイヤル４０Ａを備えており、このＺ軸微動ダイヤ
ル４０Ａの内側には押出部材４０ＢがＺ軸微動ダイヤル
４０Ａと同心状に取り付けられている。そして、Ｚ軸微
動ダイヤル４０Ａを回転させることによって、押出部材
４０Ｂも回転するようになっている。

【００３４】また、Ｚ軸微動ダイヤル４０Ａにおける先
端部（上端部）には、図示しないメネジ部が形成されて
いるとともに、ジョイスティック３９の先端部（下端
部）には、Ｚ軸微動ダイヤル４０Ａに形成されたメネジ
部にねじ込まれるオネジ部３９Ａが形成されている。そ
して、Ｚ軸微動ダイヤル４０Ａを回転させることによ
り、Ｚ軸微動ダイヤル４０Ａの先端部（上端部）に形成
されたメネジ部とオネジ部３９Ａの作用によって、押出
部材４０Ｂがジョイスティック３９に対して相対的に進
退する構成となっている。

【００３５】さらに、ジョイスティック３９の内部に
は、Ｚ軸微動シリンダ４１が設けられている。Ｚ軸微動
シリンダ４１は、先端が円筒状であり、後端が漏斗状と
されている。このため、Ｘ軸粗動シリンダ１６などと比
較して、外形はほぼ同じ大きさであるが、充填可能とな
る作動液の量は少ないものとなる。このＺ軸微動シリン
ダ４１は、開口部が下方を向くようにして配設されてお
り、Ｚ軸微動シリンダ４１の開口部がＺ軸微動操作手段
４０における押出部材４０Ｂと向かい合うように配置さ
れている。また、Ｚ軸微動シリンダ４１の開口部は、ダ
イヤフラム４２に覆われており、Ｚ軸微動シリンダ４１
を液密状態に保っている。また、Ｚ軸微動シリンダ４１
には、チューブ取付口４１Ａが設けられており、このチ
ューブ取付口４１ＡにＺ軸第１チューブ８Ｚ１が取り付
けられて、Ｚ軸微動シリンダ４１の内部は、Ｚ軸第１チ
ューブ８Ｚ１と連通している。さらに、ジョイスティッ
ク３９の上方位置には、Ｚ軸第１チューブ８Ｚ１を貫通
させるための貫通孔３９ａが形成されている。

【００３６】ジョイスティック型Ｘ−Ｙ軸微動操作部３
４は、図２に示すように、Ｘ軸微動シリンダ３７が固定
された外スライダ４３と、図示しないＹ軸微動シリンダ
が固定された内スライダ４４を有する。外スライダ４３
はマグネットスタンド６に対して直線方向（Ｙ方向）に
移動可能であるとともに、内スライダ４４はＹ軸に直交
する方向（Ｘ方向）に移動可能であり内スライダ４４は
外スライダ４３に対してリニアウェーベアリング４５を
介して摺動可能に取り付けられている。

【００３７】また、内スライダ４４の下面側には、小球
体４６が突設した状態で配設されている。小球体４６の
下方にはジョイスティック３９が配置されているととも
に、ジョイスティック３９の上側には、小球体４６とほ
ぼ同径の嵌合孔４７ａが穿設された大球体４７が設けら
れており、この嵌合孔４７ａの上端部に小球体４６が嵌
合されている。大球体４７は、マグネットスタンド６に
固定された支持部材４８にねじ込まれて固定されてい
る。さらに、嵌合孔４７ａの下部には、ジョイスティッ
ク３９の上端部がねじ込まれている。

【００３８】こうして、ジョイスティック３９をＸ−Ｙ
方向に移動させることにより、外スライダ４３および内
スライダ４４がマグネットスタンド６に対して移動す
る。この移動に伴いＸ軸微動シリンダ３７と押出部材３
５Ｂとの距離関係および図示しないＹ軸微動シリンダと
押出部材との距離関係が変化し、Ｘ軸微動シリンダ３７
およびＹ軸微動シリンダの容積が増減するようになって
いる。

【００３９】駆動部４は、図５にも示すように、Ｘ軸駆
動部５１、Ｙ軸駆動部５２、およびＺ軸駆動部５３を備
えている。また、Ｘ軸駆動部５１は、Ｘ軸外スライダ５
１ＡおよびＸ軸内スライダ５１Ｂを備え、Ｘ軸内スライ
ダ５１ＢはＸ軸外スライダ５１Ａに対して摺動可能に取
り付けられている。さらに、Ｙ軸駆動部５２、Ｚ軸駆動
部５３も同様に、Ｙ軸外スライダ５２Ａ、Ｚ軸外スライ
ダ５３Ａ、Ｙ軸内スライダ５２Ｂ、Ｚ軸内スライダ５３
Ｂを備えている。

【００４０】Ｘ軸駆動部５１におけるＸ軸内スライダ５
１Ｂは、駆動部基台５４に固定されており、Ｘ軸外スラ
イダ５１Ａが駆動部基台５４に対して直線方向（Ｘ方
向）に移動可能とされている。また、Ｘ軸外スライダ５
１Ａには、Ｙ軸駆動部５２のＹ軸内スライダ５２Ｂが固
定されており、Ｙ軸外スライダ５２ＡがＸ軸駆動部５１
および駆動部基台５４に対して、Ｘ方向と直交する方向
（Ｙ方向）に移動可能とされている。さらに、Ｙ軸外ス
ライダ５２Ａにはブラケット５５が固定され、このブラ
ケット５５にはＺ軸駆動部５３のＺ軸外スライダ５３Ａ
が固定されており、Ｚ軸内スライダ５３ＢがＹ軸駆動部
５２、Ｘ軸駆動部５１および駆動部基台５４に対して鉛
直方向（Ｚ方向）に移動可能とされている。また、Ｚ軸
駆動部５３には、マイクロツール保持手段となるホルダ
５６が取り付けられており、ホルダ５６には、マイクロ
ピペットＭＰなどのマイクロツールが取り付けられてい
る。

【００４１】これら、Ｘ軸駆動部５１、Ｙ軸駆動部５
２、およびＺ軸駆動部５３は実質的に同一の構成を有す
るので、Ｚ軸駆動部５３を例にとってその構成を説明す
る。図６に示すように、Ｚ軸駆動部５３におけるＺ軸外
スライダ（以下「外スライダ」という）５３Ａには、Ｚ
軸内スライダ（以下「内スライダ」という）５３Ｂがリ
ニアウェーベアリング５３Ｃを介して摺動自在に設けら
れている。Ｚ軸内スライダ５３Ｂの一端面には、ピスト
ン５３Ｄが取り付けられており、このピストン５３Ｄの
先方には駆動部シリンダとなるシリンダ部材５３Ｅが配
設されている。このシリンダ部材５３Ｅにおけるピスト
ン５３Ｄ側には、図示しないダイヤフラムが設けられて
おり、シリンダ部材５３Ｅ内を液密状態に保っている。

【００４２】このシリンダ部材５３Ｅの容積は、Ｚ軸微
動シリンダ４１の容積のおよそ４倍とされており、最大
２４ｍｍ移動できるようになっている。シリンダ部材５
３Ｅは、Ｚ軸外スライダ５３Ａの一端面に固定された側
板５３Ｆに形成された挿通孔に嵌合しており、この側板
５３Ｆに固定されている。また、シリンダ部材５３Ｅに
は、チューブ取付口５３Ｇが設けられており、このチュ
ーブ取付口５３ＧにＺ軸第２チューブ８Ｚ２が取り付け
られ、シリンダ部材５３Ｅ内が、Ｘ軸第２チューブ８Ｘ
２を介してＺ軸粗動操作部１３におけるＺ軸粗動シリン
ダ２４内と連通している。そして、Ｚ軸第２チューブ８
Ｚ２を介して連通するシリンダ部材５３Ｅ内とＺ軸粗動
操作部１３におけるＺ軸粗動シリンダ２４内には、作動
液が充填されている。また、Ｚ軸外スライダ５３Ａにお
ける他端面には、側板５３Ｈが固定されており、この側
板５３Ｈにスプリング５３Ｉが取り付けられ、Ｚ軸内ス
ライダ５３Ｂをシリンダ部材５３Ｅの方向に常時付勢し
ている。

【００４３】スプリング５３ＩによってＺ軸内スライダ
５３Ｂが付勢されていることにより、Ｚ軸粗動シリンダ
２４内には作動液を介して常にスプリング５３Ｉの付勢
力が働いている。また、Ｚ軸第１チューブ８Ｚ１を介し
てＺ軸粗動シリンダ２４とＺ軸微動シリンダ４１も連通
しているので、Ｚ軸微動シリンダ４１の内部に対しても
スプリング５３Ｉの付勢力が働いている。したがって、
Ｚ軸粗動操作手段２２における押出部材２２Ｂを後退さ
せた時には、Ｚ軸粗動シリンダ２４内に作動液が流入す
るようになっている。また、Ｚ軸微動操作手段４０にお
ける押出部材４０Ｂを後退させた時には、Ｚ軸微動シリ
ンダ４１内に作動液が流入するようになっている。

【００４４】同様にして、図５に示すＸ軸駆動部５１に
おけるシリンダ部材５１Ｅの内部とＸ軸粗動操作部１１
におけるＸ軸粗動シリンダ１６の内部はＸ軸第２チュー
ブ８Ｘ２によって連通されており、その内部には作動液
が充填されている。また、Ｙ軸駆動部５２におけるシリ
ンダ部材５２Ｅの内部とＹ軸粗動操作部１２におけるＹ
軸粗動シリンダ２０の内部はＹ軸第２チューブ８Ｙ２に
よって連通されており、その内部には作動液が充填され
ている。

【００４５】本実施形態において、チューブは、Ｘ，
Ｙ，Ｚの各方向に２本ずつの合計６本が使用されている
が、遠隔位置にある操作部と作動部の間にはＸ，Ｙ，Ｚ
の各方向に１本ずつの合計３本のチューブ８Ｘ２，８Ｙ
２，８Ｚ２しか使用していない。このため、その分マイ
クロマニピュレータ１全体が簡素化されている。

【００４６】次に、本実施形態に係るマイクロマニピュ
レータ１の使用方法および作用について、Ｚ軸粗動操作
部１３、Ｚ軸微動操作部３３、およびＺ軸駆動部５３を
例にして、主に図７を参照して説明する。マイクロマニ
ピュレータ１の操作を行う際には、まず図示しない顕微
鏡などの上に載置された試料におおよその位置を合わせ
るために、粗動操作を行う。この粗動操作を行う際、作
業者は、まずＺ軸粗動操作部１３におけるＺ軸粗動手段
２２のＺ軸粗動ダイヤル２２Ａを時計周りに回転させ
る。Ｚ軸粗動ダイヤル２２Ａを時計周りに回転させる
と、押出部材２２Ｂが前進してＺ軸粗動シリンダ２４の
容積を減少させ、Ｚ軸粗動シリンダ２４内の作動液を排
出させる。このとき、Ｚ軸微動シリンダ４１には容積の
増減はないので、Ｚ軸第１チューブ８Ｚ１には作動液は
流入せず、Ｚ軸粗動シリンダ２４から排出した作動液
は、チューブ取付口２４Ａを介してＺ軸第２チューブ８
Ｚ２に流入する。Ｚ軸第２チューブ８Ｚ２に流入した作
動液は、Ｚ軸駆動部５３におけるシリンダ部材５３Ｅ内
に流入してシリンダ部材５３Ｅの容積を増加させる。シ
リンダ部材５３Ｅの容積が増加すると、スプリング５３
Ｉの付勢力に反してピストン５３Ｄが押し出されて、内
スライダ５３Ｂおよび内スライダ５３Ｂに取り付けられ
たマイクロピペットＭＰが外スライダ５３Ａに対して相
対的に前進する。

【００４７】同様の作用によって、図２に示すＸ軸駆動
部５１およびＹ軸駆動部５２もＸ軸粗動ダイヤル１４Ａ
およびＹ軸粗動ダイヤル１８Ａを回転させて粗動操作を
行うことができる。したがって、作業者は、図示しない
顕微鏡を除きながらマイクロピペットＭＰの先端部が見
えるまでＸ軸粗動ダイヤル１４Ａ、Ｙ軸粗動ダイヤル１
８Ａ、およびＺ軸粗動ダイヤル２２Ａを回転させる。な
お、それぞれの粗動操作部１１，１２，１３を操作する
ことによってそれぞれの駆動部５１，５２，５３を駆動
することができる距離は、１６ｍｍと大きな距離を移動
させることができるようになっている。

【００４８】マイクロピペットＭＰの先端部が見えた
ら、復帰機構２６におけるストッパー爪２６ＣがＺ軸粗
動操作手段２２の先端に当接する位置に、図３に示す固
定リング２６Ａおよびストッパー２６Ｂを固定する。続
いて、Ｚ軸粗動ダイヤル２２Ａを反時計周りに回転させ
る。Ｚ軸粗動ダイヤル２２Ａを反時計周りに回転させる
と、押出部材２２Ｂが後退してＺ軸粗動シリンダ２４の
容積が増加する。Ｚ軸粗動シリンダ２４の容積が増加す
ると、Ｚ軸駆動部５３におけるスプリング５３Ｉの付勢
力によってシリンダ部材５３Ｅがピストン５３Ｄに押し
出され、シリンダ部材５３Ｅ内の作動液がＺ軸第２チュ
ーブ８Ｚ２を介してＺ軸粗動シリンダ２４内に流入す
る。こうして、Ｚ軸駆動部５３の内スライダ５３Ｂが外
スライダ５３Ａに対して相対的に後退させて、作業者
は、図示しない顕微鏡上の試料を載置したり交換したり
する。また、マイクロピペットＭＰを交換する際にも同
様にして内スライダ５３Ｂを後退させておくと作業が容
易となる。なお、図示しない顕微鏡のステージとマイク
ロピペットＭＰとの位置関係によっては、Ｘ軸粗動操作
部１１またはＹ軸粗動操作部１２に設けられた図示しな
い復帰機構によってマイクロツールを後退させておいて
もよい。いま、粗動操作を行ってＺ軸駆動部５３の内ス
ライダ５３Ｂを前進させ、マイクロピペットＭＰの先端
部が図示しない顕微鏡の視野内に入ったら、作業者は、
細胞処理などの作業を開始する。細胞処理などの作業
は、微動操作によって行う。この微動操作を説明する。
微動操作を行うにあたり、Ｚ軸駆動部５３を介してマイ
クロピペットＭＰを前進させるためには、作業者は、Ｚ
軸微動操作部３３におけるＺ軸粗動操作手段４０のＺ軸
微動ダイヤル４０Ａを時計周りに回転させる。Ｚ軸微動
ダイヤル４０Ａを時計周りに回転させると、押出部材４
０Ｂが前進してＺ軸微動シリンダ４１の容積を減少さ
せ、Ｚ軸微動シリンダ４１内の作動液を排出させる。Ｚ
軸微動シリンダ４１から排出した作動液は、チューブ取
付口４１Ａを介してＺ軸第１チューブ８Ｚ１に流入し、
Ｚ軸粗動操作部１３におけるチューブ取付口２４Ａに到
達する。このとき、Ｚ軸粗動操作部１３におけるＺ軸粗
動シリンダ２４の容積の増減はないので、作動液はその
ままＺ軸第２チューブ８Ｚ２に流入する。Ｚ軸第２チュ
ーブ８Ｚ２に流入した作動液は、Ｚ軸駆動部５３におけ
るシリンダ部材５３Ｅ内に流入してシリンダ部材５３Ｅ
の容積を増加させる。シリンダ部材５３Ｅの容積が増加
すると、スプリング５３Ｉの付勢力に反してピストン５
３Ｄが押し出されて、内スライダ５３Ｂおよび内スライ
ダ５３Ｂに取り付けられたマイクロピペットＭＰが外ス
ライダ５３Ａに対して相対的に前方に微動移動する。こ
こで、Ｚ軸微動操作部３３を操作することによってＺ軸
駆動部５３のシリンダ部材５３Ｅに流入する作動液の量
は微量であるので、内スライダ５３Ｂおよび内スライダ
５３Ｂに取り付けられたマイクロピペットＭＰが移動す
る量も微小な量となる。

【００４９】同様の作用によって、図２に示すＸ軸駆動
部５１およびＹ軸駆動部５２もＸ軸微動ダイヤル３５Ａ
および図示しないＹ軸微動ダイヤルを回転させて前方に
微動移動させることができる。

【００５０】逆に、Ｚ軸駆動部５３を介してマイクロピ
ペットＭＰを後退させる際には、Ｚ軸微動ダイヤル４０
Ａを反時計周りに回転させる。Ｚ軸微動ダイヤル４０Ａ
を反時計周りに回転させると、押出部材４０が後退して
Ｚ軸微動シリンダ４１の容積が増加する。Ｚ軸微動シリ
ンダ４１の容積が増加すると、Ｚ軸駆動部５３における
スプリング５３Ｉの付勢力によってシリンダ部材５３Ｅ
がピストン５３Ｄに押し出され、シリンダ部材５３Ｅ内
の作動液がＺ軸第２チューブ８Ｚ２、Ｚ軸粗動操作部１
３のチューブ取付口２４Ａ、Ｚ軸第１チューブ８Ｚ１、
およびＺ軸微動操作部３３のチューブ取付口４１Ａを順
次経て、Ｚ軸粗動シリンダ２４内に流入する。こうし
て、Ｚ軸駆動部５３の内スライダ５３Ｂが外スライダ５
３Ａに対して相対的に後退する。

【００５１】また、同様の作用によって、図２に示すＸ
軸駆動部５１およびＹ軸駆動部５２もＸ軸微動ダイヤル
３５Ａおよび図示しないＹ軸微動ダイヤルを回転させて
微小に前後進させることができるが、Ｘ−Ｙ方向につい
てはジョイスティック３９を操作することによっても微
動操作することができる。ジョイスティック３９を操作
することによって、Ｘ−Ｙ平面に自由にマイクロピペッ
トＭＰを微動移動させることができるので、非常に操作
性に優れたものとなる。したがって、Ｘ−Ｙ平面に自由
に微動移動させたい場合にはジョイスティック３９によ
って操作する。また、Ｘ方向に直線的に移動させたい場
合には、Ｘ軸微動ダイヤル３５Ａを回転させる。さら
に、Ｙ方向に直線的に移動させたい場合には、図示しな
いＹ軸微動ダイヤルを回転させる。このように、ジョイ
スティック３９、Ｘ軸微動ダイヤル３５Ａ、および図示
しないＹ軸微動ダイヤルを使い分けることによって、さ
らに優れた操作性を発揮することができる。このように
して微動操作を行うことができる。

【００５２】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、前記実施形態では、マイクロツール
がＺ軸方向、Ｘ軸方向、およびＹ軸方向に対して移動で
きるように構成されているが、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向、お
よびＹ軸方向のうちの１方向または２方向のみに移動で
きるように構成してもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明のうちの請求項１
に係る発明によれば、複雑な装置とすることなく、その
取り付けも簡便であるマイクロマニピュレータを提供す
ることができる。しかも、そのマイクロマニピュレータ
を小型なものとすることができる。また、請求項２に係
る発明によれば、粗動操作部によってマイクロツールを
移動させておき、続いて復帰手段によってマイクロツー
ルを元の位置に容易に戻すことができる。さらに、請求
項３に係る発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にマイクロツ
ールを移動させることができるので、３次元的にマイク
ロツールを移動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロマニピュレータの全体を
示す斜視図である。

【図２】本発明に係るマイクロマニピュレータの全体構
成を示す構成図である。

【図３】Ｚ軸粗動操作部の分解斜視図である。

【図４】Ｚ軸微動操作部の分解斜視図である。

【図５】駆動部の分解斜視図である。

【図６】Ｚ軸駆動部の分解斜視図である。

【図７】本発明に係るマイクロマニピュレータの全体を
作用を示す作用図である。

【符号の説明】

１マイクロマニピュレータ２粗動操作部３微動操作部４駆動部８Ｘ１Ｘ軸第１チューブ（シリンダ連結部材）８Ｘ２Ｘ軸第２チューブ（シリンダ連結部材）８Ｙ１Ｙ軸第１チューブ（シリンダ連結部材）８Ｙ２Ｙ軸第２チューブ（シリンダ連結部材）８Ｚ１Ｚ軸第１チューブ（シリンダ連結部材）８Ｚ２Ｚ軸第２チューブ（シリンダ連結部材）１１Ｘ軸粗動操作部１２Ｙ軸粗動操作部１３Ｚ軸粗動操作部１４Ｘ軸粗動操作手段１６Ｘ軸粗動シリンダ１８Ｙ軸粗動操作手段２０Ｙ軸粗動シリンダ２２Ｚ軸操作手段２４Ｚ軸粗動シリンダ２６復帰機構３１Ｘ軸微動操作部３２Ｙ軸微動操作部３３Ｚ軸微動操作部３４ジョイスティック型Ｘ−Ｙ軸微動操作部３５Ｘ軸微動操作手段３７Ｘ軸微動シリンダ３９ジョイスティック４０Ｚ軸微動操作手段４１Ｚ軸微動シリンダ５１Ｘ軸駆動部５２Ｙ軸駆動部５３Ｚ軸駆動部５３Ｅシリンダ部材（駆動部シリンダ）５６ホルダ（マイクロツール保持手段）ＭＰマイクロピペット（マイクロツール）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗動操作手段を有する粗動操作部と、微
動操作手段を有する微動操作手段とを備えるとともに、
移動可能なマイクロツール保持手段を有する駆動部を備
え、前記粗動操作部には、作動液が充填され、前記粗動操作
手段によって容積が増減させられる粗動シリンダが設け
られ、前記微動操作部には、作動液が充填され、前記微動操作
手段によって容積が増減させられる微動シリンダが設け
られ、前記駆動部には、作動液が充填され、容積が増減するこ
とによって前記マイクロツール保持手段を移動させる駆
動部シリンダが設けられており、作動液が充填されたシリンダ連結部材を介して、前記粗
動シリンダ、前記微動シリンダ、および前記駆動部シリ
ンダが連通していることを特徴とするマイクロマニピュ
レータ。
【請求項２】前記粗動操作部には、前記粗動操作手段
を所定の位置に復帰させる復帰手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項１に記載のマイクロマニピュレー
タ。
【請求項３】前記駆動部は、Ｘ方向、Ｙ方向、および
Ｚ方向のそれぞれに前記マイクロツール保持手段を移動
させるＸ軸駆動部、Ｙ軸駆動部、およびＺ軸駆動部を備
えており、前記粗動操作部および前記微動操作部には、前記Ｘ軸駆
動部を駆動するＸ軸粗動操作部およびＸ軸微動操作部、
前記Ｙ軸駆動部を駆動するＹ軸粗動操作部およびＹ軸微
動操作部、ならびに前記Ｚ軸駆動部を駆動するＺ軸粗動
操作部およびＺ軸微動操作部がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイ
クロマニピュレータ。