JP2003084209A - 生物学的対象物を微細操作するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間工学的に作業することができ、実験にお
いて達成可能なスループットが向上した、生物学的対象
物の微細操作装置を提供することである。 【解決手段】 顕微鏡（１，１４）と少なくとも１つの
マクロマニプレータ（７，１３）とには１つの共通の操
作卓（８，２３，２４）が配属されており、該操作卓は
少なくとも１つの操作素子（９，３７，３８，３９）
を、電動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡機能素子
と、電動調整可能な少なくとも１つのマイクロマニプレ
ータ（７，１３）との操作のために有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生物学的対象物を
微細操作するための装置に関するものであり、この微細
操作装置は電動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡機能
素子と、電動調整可能な少なくとも１つのマイクロマニ
プレータとを備える顕微鏡を有している。

【０００２】このような装置は、顕微鏡的操作と生体材
料での注入を実行するのに使用される。生体材料とは例
えば、細胞群、組織、器官、細胞、細胞成分、植物また
は動物の胚等である。機械的、油圧的、圧電的または電
動的駆動部を有するマイクロマニプレータは公知であ
る。これらのマイクロマニプレータは操作素子によって
制御される。マイクロマニプレータに保持されたインジ
ェクタ（インジェクタ毛管とも称される）によって、所
望の物質または細胞成分を細胞に注入することができ
る。機械的、ニューマチック的、および油圧的駆動部を
有するインジェクタも存在し、これらは操作素子を介し
て制御される。使用される顕微鏡は機械的、および部分
的には電動的に制御可能な機能を有しており、これらの
機能は種々の操作素子によって制御される。

【０００３】従って使用される装置は、種々異なる個所
に配置された多数の別個の操作素子を顕微鏡機能、マイ
クロマニプレータおよびインジェクタに対して有するこ
とを特徴とする。従ってユーザは手によってしばしば種
々異なる操作素子を変化させなければならず、このこと
は非常に疲労させる。さらにそれにより実験の経過が緩
慢になり、実験のスループット（効率）も低下する。

【０００４】ＥＰ０２９２８９９Ｂ１には、細胞へのマ
イクロインジェクション方法ないしは培養細胞からの個
々の細胞の吸引方法または細胞全体の吸引方法が記載さ
れている。これに使用される装置は、電動的にｘｙ方向
に走行可能な顕微鏡台と、注入毛管を保持するため電動
的に高さ調節のできるマイクロマニプレータとを有する
顕微鏡からなる。顕微鏡位置とマイクロマニプレータの
高さ位置を電動的に制御するため、計算器、所属のモニ
タおよびグラフィックテーブルが使用される。マイクロ
マニプレータのｘｙ位置の調整は、２つの調整ノブによ
ってマイクロマニプレータで直接、すなわち顕微鏡で行
われる。

【０００５】ここに記載された装置でも、ユーザは常に
計算器、モニタ、グラフィックテーブルと調整ノブとの
間を握り直したり、配向し直したりしてマイクロマニプ
レータのｘｙ位置を調整する必要がある。これによりユ
ーザは疲労し、実験の経過が緩慢になり、実験のスルー
プットも低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、人間
工学的に作業することができ、実験において達成可能な
スループットが向上した、生物学的対象物の微細操作装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、電動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡機能素子
と、インジェクタを備える電動調整可能なマイクロマニ
プレータとを備えた顕微鏡を有する、生物学的対象物の
微調整装置において、顕微鏡と少なくとも１つのマイク
ロマニプレータに少なくとも１つの共通の操作卓を配属
することにより解決される。この操作卓は少なくとも１
つの操作素子を、電動調整可能な少なくとも１つの顕微
鏡機能素子と電動調整可能な少なくとも１つのマイクロ
マニプレータとを操作するために有する。

【０００８】

【発明の実施の形態】顕微鏡として、反射光構成または
透過光構成を有する倒立顕微鏡または正立顕微鏡を使用
することができる。生物学的対象物の探査に対しては、
透過光構成により作業するのが通常である。電動調整可
能（motorisch verstellbar）な顕微鏡機能素子は例え
ば次のような素子から選択することができる。 ・電動的にxy方向に走行可能、または回転可能な顕微鏡
台（テーブル）、 ・焦点面を調整するため電動的に高さ方向に走行可能
な、顕微鏡台または対象物（３）のｚ駆動部、 ・複数の対物レンズの照明光路への選択的な導入のため
の、複数の対物レンズの電動的に走行可能な対物レンズ
交換装置、 ・複数の蛍光法の１つを調整するため複数の蛍光フィル
タを備えた、電動調整可能な蛍光フィルタ交換装置、 ・電動的に調整可能な透過光式フィルタの交換装置、 ・複数のコントラスト法の１つを調整するため複数のフ
ィルタを備えた、電動調整可能なフィルタ交換装置、 ・顕微鏡の照明光および／または結像光のスペクトルま
たは明度を調整するため複数のカラーフィルタおよび／
または減衰フィルタを備えた、電動調整可能なフィルタ
交換装置、 ・電動的ビデオ出力制御部、 ・電動調整可能なコンデンサレンズ、 ・電動的光制御部、または ・電動的鏡筒レンズ交換装置。

【０００９】前記顕微鏡機能素子を複数組み合わせての
操作ももちろん可能である。共通の操作卓ないし操作盤
（Bedienpult）から配属された操作素子によって、任意
の顕微鏡機能素子およびマイクロマニプレータを操作す
ることができる。本発明の装置は１つまたは２つまたは
複数のマイクロマニプレータを有することができる。

【００１０】中央で呼び出し可能な、電動的に調整され
る顕微鏡機能素子と電動的に調整される少なくとも１つ
のマイクロマニプレータとのネットワーク化（Vernetzu
ng）は操作卓自体により行うことができる。このために
相応の制御ユニットが操作卓に組み込まれる。しかしこ
のことの欠点は、制御ユニットが非常に大きな取り付け
空間を必要とすることであり、そのことにより操作卓が
非常に大きくなる。さらに熱発生がかなりのものとな
り、このことは操作者にとって必ずしも快適には感じら
れない。制御ユニットを顕微鏡自体に組み込むことも考
えられる。しかしこのことは制御ユニットの熱発生のた
め不利である。なぜなら操作すべき生物学的対象物を過
度に大きな熱から保護しなければならないからである。
というのも通常は、生体細胞ないしは培養細胞を取り扱
うからである。

【００１１】従って有利な実施形態では、別個の電子制
御ユニットが設けられている。この制御ユニットは、電
動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡機能素子、電動調
整可能な少なくとも１つのマイクロマニプレータ、およ
び少なくとも１つの操作卓をネットワーク化する。この
ために制御ユニットは顕微鏡、マイクロマニプレータお
よび操作卓と接続されている。制御ユニットは任意の位
置に配設することができる。

【００１２】有利な実施形態では、共通の操作卓が少な
くとも１つの記憶式操作素子を有しており、この記憶式
操作素子は予定義された焦点面を記憶および呼び出すた
めに配属されたメモリを備えている。これにより、ルー
チン作業に対する焦点位置を迅速に再び見出すことがで
きる。例えば種々異なる結像倍率または種々異なる作業
間隔を有する複数の対物レンズが使用される場合、種々
異なる焦点面を所属の操作素子を介して共通の操作卓に
記憶し、これを呼び出すことができる。前もって検出さ
れた対物レンズに対する焦点位置を呼び出す際には、顕
微鏡光学系または対物レンズの高さ走行可能なｚ駆動部
が、記憶された焦点面に到達するまで走行される。

【００１３】付加的に各対物レンズに対して複数の焦点
面を記憶し、所属の操作素子の操作に従ってこれら焦点
面に走行し或いは沿って走査することができる。このこ
とは例えば細胞の探査（顕微観察）の際に利用され、選
択的に細胞の表面、細胞核、または細胞の下面に走行な
いし走査される。別の焦点面をマイクロマニプレータの
先端に配置（設定）し、いつでも所属の操作素子の操作
にしたがって先端の品質（例えば尖鋭度、形状等）を監
視することができる。

【００１４】本発明の装置の別の実施形態では、各対物
レンズに対してフォーカシングステップ幅に対する個別
値が記憶される。このフォーカシングステップ値は、
（例えばステップモータの）どの程度のステップ幅がｚ
方向に焦点合わせの際に走行されるかを指示する。倍率
の高い対物レンズでは、焦点合わせ行程が短く、また被
写界深度も小さいので、小さなフォーカシングステップ
幅が必要である。倍率の低い対物レンズでは、焦点合わ
せ行程が長く、また被写界深度も大きいので、大きなフ
ォーカシングステップ幅が可能ないし必要である。所定
の対物レンズを回動する際（対物レンズ交換装置の操作
により）には、フォーカシングステップ幅が自動的に前
もって記憶された値に調整される。これにより各対物レ
ンズにより個別の迅速な、ないしは緩慢な焦点合わせを
相応に大きな、また小さなステップ幅で行うことができ
る。

【００１５】さらに各対物レンズに対して明るさ値を記
憶することができる。このとき典型的には、倍率の低い
（明るい）対物レンズに対しては小さな明るさ値を、倍
率の高い（暗い）対物レンズに対しては大きな明るさ値
を予め選択する。所定の対物レンズを（対物レンズ交換
装置の操作により）回動する際に、照明光の明るさが自
動的に予め記憶された明るさ値に調整される。

【００１６】別の有利な構成では、マイクロマニプレー
タに対しても頻繁に必要な位置を予め選択することがで
きる。このために少なくとも１つの共通の操作卓は、所
属のメモリを備える少なくとも１つの記憶式操作素子を
有する。この記憶式操作素子は、電動的に調整可能なマ
イクロマニプレータの予定義された少なくとも１つの調
整位置を記憶し、呼び出す。予選択され記憶された位置
は通常、マイクロマニプレータのルーチン適用の位置で
あり、例えば細胞膜を突き刺すための毛管先端の位置、
または所定の対象物を細胞核に注入するための位置であ
る。

【００１７】さらに電動調整可能な顕微鏡機能素子を、
電動調整可能な、種々のフィルタを備えるフィルタ交換
装置として構成することができる。ここでフィルタは例
えば複数のコントラスト法の１つを調整するためのもの
とすることができる。また複数の蛍光フィルタを複数の
蛍光法の１つを調整するために有することもできる。

【００１８】蛍光観察では付加的に、電動調整可能なグ
レーフィルタまたは開閉器（シャッター）を照明ビーム
路に設けることができる。このことにより強度を減衰す
ること、または照明ビーム路を完全に閉鎖することがで
き、（例えば作業休止時に）観察すべきおよび操作すべ
き生物学的対象物を不所望の加熱または照射から保護す
ることができる。

【００１９】フィルタ交換装置の別の変形実施例では、
複数のカラーフィルタおよび／または減衰フィルタが、
顕微鏡の照明光および／または結像光のスペクトルまた
は明るさを調整するために配置されている。

【００２０】有利な実施形態では、顕微鏡に１つないし
複数のビデオ出力端子が設けられている。各ビデオ出力
端子にはそれぞれ１つのカメラアダプタとカメラを取り
付けることができる。このようにして顕微鏡画像がカメ
ラに伝送され、モニタに表示される。有利な構成では本
発明の装置は、電動調整可能な顕微鏡機能素子として電
動的ビデオ出力制御部を有し、このビデオ出力制御部は
結像光をすべてまたは部分的に１つまたは複数のビデオ
出力端子に偏向する。部分的偏向は、電動的に走行可能
なプリズムまたはフィルタないしビームスプリッタによ
って、強度分布または色分布ないし配分（すなわち所定
の波長の領域を選択することにより）の形態で行うこと
ができる。

【００２１】顕微鏡およびマイクロマニプレータに対す
る共通の操作卓を介して制御することのできる別の電動
的顕微鏡機能素子は、例えば電動調整可能なコンデンサ
レンズおよび電動的光制御部である。電動調整可能なコ
ンデンサレンズは、コンデンサレンズに配置された素子
を交換するために、例えば位相リングの交換またはウラ
ストンプリズムの交換のために用いる。ウラストンプリ
ズムは位相差干渉コントラスト法（ＤＩＣ）に必要であ
る。電動的光制御部はビーム路の明るさ制御に用いら
れ、例えばフィルタおよびシャッターを挿入または除去
する。

【００２２】もちろん前記電動調整可能な顕微鏡機能素
子と電動調整可能なマイクロマニプレータ（ないし複数
のマイクロマニプレータ）との組み合わせを共通の操作
卓から制御することもできる。

【００２３】ここで有利な実施形態では操作卓に、所属
のメモリを備える少なくとも１つの記憶式操作素子が設
けられている。この記憶式操作素子は、電動調整可能な
少なくとも１つの顕微鏡機能素子の少なくとも１つの予
定義された調整を記憶し、呼び出すために設けられてい
る。

【００２４】操作卓は顕微鏡に配置するか、または顕微
鏡ケーシングに組み込むことができる。特に有利には、
操作卓を顕微鏡とは別個に配置する。なぜならこの場
合、操作卓の位置を例えば実験台の上で、ユーザが自分
の個別の人間工学に相応して選択することができるから
である。

【００２５】顕微鏡に２つまたは複数のマイクロマニプ
レータが配置されている場合、ただ１つの操作卓を設け
ることができる。この操作卓はそれぞれ少なくとも１つ
の操作素子をマイクロマニプレータの少なくとも１つに
対して有する。このことは、どの機能がマイクロマニプ
レータで電動的に実行されるかに依存する。

【００２６】顕微鏡にとりわけちょうど２つのマイクロ
マニプレータが配置されている場合、ただ１つの操作卓
を配置することができ、この操作卓は２つの別個の操作
素子を２つのマイクロマニプレータのそれぞれｘｙ調整
および／または高さ調整に対して有する。ここでこれら
２つの操作素子がユーザのそれぞれ片手に配属されてい
る実施形態が特にユーザフレンドリーであることが分か
った。このそれぞれの手に固有に配属することが非常に
ユーザフレンドリーなのは、顕微鏡、すなわち顕微鏡台
を手動調整するユーザによくなじむからである。

【００２７】顕微鏡に２つまたはそれ以上のマイクロマ
ニプレータが配置されている場合には、２つの共通の操
作卓を設けることができる。これら２つの操作卓のそれ
ぞれ１つは、マイクロマニプレータの少なくとも１つに
対する少なくとも１つの操作素子と、電動調整可能な顕
微鏡機能素子に対する少なくとも１つの操作素子とを有
する。２つの操作卓を使用することによって、例えば所
定の機能または所定の顕微鏡機能素子またはマイクロマ
ニプレータに配属された操作素子を一方または他方の操
作卓に群分けすることができる。このことによりユーザ
の操作学習が格段に容易になる。

【００２８】本発明の装置をさらに進歩して使用するた
めに、装置にはＵＶレーザが配置され、このレーザのレ
ーザビームは入射結合光学系によって顕微鏡に入射結合
することができる。生物学的対象物をレーザ切断するた
めに、この入射結合されたレーザビームは対物レンズに
よって生物学的対象物にフォーカシングされる。これに
よりマイクロマニプレータないし注入を補充する形で装
置の機能性が格段に改善される。なぜならこれにより試
料を、操作すべき生物学的対象物のレーザ微細切開によ
って前処理または後処理することができるからである。
さらに本発明の装置にＩＲ（赤外）レーザが配属するこ
とができる。このＩＲレーザのレーザビームは入射結合
光学系により顕微鏡に入射結合され、対物レンズにより
生物学的対象物にフォーカシングされる。フォーカシン
グされたＩＲレーザビームは、生物的対象物の検出、保
持および運動に使用される。ＵＶレーザおよび／または
ＩＲレーザを制御するために、（少なくとも１つの）操
作卓にはレーザ機能を制御するため（例えばオン／オ
フ、またはフォーカシング／デフォーカシング）の少な
くとも１つの操作素子が配置されている。

【００２９】本発明の装置の主要部材は、顕微鏡および
マイクロマニプレータに対して共通に作用する、中央的
に（zentral）配置された操作卓である。この操作卓に
より、顕微鏡、顕微鏡台並びにマイクロマニプレータの
重要な機能を中央的に（集中的に）実施することができ
る。操作素子は、ユーザの手が作業中に操作卓に留まる
ことができ、すべての機能に空間的に近傍で達すること
ができるように操作卓に取り付けられている。操作卓の
人間工学的かつユーザフレンドリーな形状構成によっ
て、手や手関節の疲労が回避される。

【００３０】

【実施例】本発明を以下、図面に基づいて詳細に説明す
る。

【００３１】図１は、生物学的対象物を微細操作するた
めの装置を示す。この装置は倒立(インバース）顕微鏡
１の上に置かれている。顕微鏡１は極端に概略的に示さ
れており、図を分かり易くしてある。顕微鏡１には、複
数の対物レンズ３を備える対物レンズ交換装置２が配置
されている。対物レンズ３の上方には、倒立顕微鏡１に
電動顕微鏡台４が生物学的対象物（ここに図示せず）を
収容するために配置されている。顕微鏡台４は内側に開
口部５を有し、この開口部を通して生物学的対象物を透
過光で照明し、また観察することができる。このために
顕微鏡台４の上方には照明ビーム路がコンデンサレンズ
（両方とも図示せず）と共に配置されている。顕微鏡１
にはアダプタ６が取り付けられており、このアダプタは
マイクロマニプレータを固定するために設けられてい
る。アダプタ６には電動マイクロマニプレータ７が配置
されている。マイクロマニプレータ７を３つの空間方向
ｘ、ｙ、ｚに運動させるための駆動部は簡素化のため図
示されていない。

【００３２】顕微鏡１とマイクロマニプレータ７に対し
て共通の操作卓８が設けられている。操作卓８は複数の
操作素子９を、電動調整可能な顕微鏡機能素子９と電動
マイクロマニプレータの操作のために有する。概念「電
動調整可能（motorisch verstellbar）な顕微鏡機能素
子」とは、顕微鏡にある電動的に調整可能なすべての機
能素子に対する上位概念的総称であると理解されたい。
これは図示の実施例では、対物レンズ交換装置２および
電動マイクロマニプレータとすることができる。操作素
子９はそれぞれ所定の顕微鏡機能素子またはマイクロマ
ニプレータ７の所定の機能に配属することができる。し
かし１つの操作素子９を複数の機能素子ないしマイクロ
マニプレータ機能に割り当てることも考えられる。この
場合はそれぞれ所望の機能をアクティベートすることが
できる。この実施例で操作卓８は付加的に表示素子１０
（例えばＬＣＤディスプレイ）を有しており、これによ
り呼び出された顕微鏡機能素子、または倒立顕微鏡１ま
たはマイクロマニプレータ７で実行された調整を表示す
ることができる。

【００３３】操作卓８は制御線路１１ａにより電動マイ
クロマニプレータ７と、また制御線路１１ｂにより別個
に配置された制御ユニット１２と接続されている。この
制御ユニット１２もまた制御線路１１ｃにより顕微鏡１
にある電動顕微鏡機能素子と接続されている。この制御
ユニット１２は、電動調整可能な顕微鏡機能素子と、電
動調整可能なマイクロマニプレータ７と、共通の操作卓
８とをネットワーク化するために用いられる。もちろん
制御ユニット１２を操作卓８または倒立顕微鏡１に組み
込むことも可能である。しかし制御ユニット１２からは
大きな熱が発生するので、生物学的対象物を微細操作す
るための装置の図示の実施例では制御ユニット１２が別
個に配置されている。図１からは、この制御ユニット１
２が顕微鏡１および操作卓８と同じ実験台の上にあるよ
うに見える。しかし分かり易くするためにそう図示した
だけである。実際には制御ユニット１２は顕微鏡１から
できるだけ離れて、例えば実験台の下に設置される。こ
れにより本発明の装置のユーザは操作卓８に容易に、人
間工学的に接近することできる。

【００３４】図２は、生物学的対象物を微細操作するた
めの装置を示す。この装置には図１に示されたものに対
して第２のマイクロマニプレータが装備されている。

【００３５】倒立顕微鏡１は、複数の対物レンズを備え
る対物レンズ交換装置２と、電動顕微鏡台４を有する。
図示を分かり易くするため、顕微鏡台４の上方に配置さ
れたコンデンサレンズを有する照明ビーム路はここには
示されていない。

【００３６】顕微鏡１にはアダプタ６が取り付けられて
おり、このアダプタはマイクロマニプレータを固定する
ために用いられる。このアダプタ６には第１の電動マイ
クロマニプレータ７と第２の電動マイクロマニプレータ
１３とが固定されている。２つのマイクロマニプレータ
７，１３は３つの空間方向ｘ、ｙ、ｚに運動することが
できる。これらはインジェクタ（図示せず）の収容に用
いられ、インジェクタにより生物学的対象物を操作する
ことができる。マニプレータの形式は、液体または細胞
成分の注入または吸引、または類似の介入・処理操作を
含むことができる。

【００３７】電動顕微鏡機能素子、ここでは電動対物レ
ンズ交換装置２と電動顕微鏡台４を備える顕微鏡１，お
よび２つのマイクロマニプレータ７と１３には１つの共
通の操作卓８が配属されている。この操作卓８は、制御
線路１１ａにより第１の電動マイクロマニプレータ７
と、制御線路１１ｄにより第２の電動マイクロマニプレ
ータ１３と接続されている。

【００３８】この装置には制御ユニット１２が配属され
ており、この制御ユニットは制御線路１１ｂにより操作
卓８と、また制御線路１１ｃにより顕微鏡１と、すなわ
ち電動顕微鏡機能素子と接続されている。制御ユニット
１２は、操作卓８により呼び出された顕微鏡１の機能素
子、および制御されるマイクロマニプレータ７，１３を
ネットワーク化する。制御ユニット１２または（及び）
操作卓８にはメモリ（データメモリまたは画像メモリ）
が設けられている。このメモリは、顕微鏡機能素子また
はマイクロマニプレータ７，１３の動作に必要な所定の
情報を格納する。操作卓８は複数の操作素子９を有して
いる。これらの操作素子は電動駆動される顕微鏡１の種
々の機能素子および／または２つのマイクロマニプレー
タ７，１３（またはそれらの１つ）に配属されている。
操作素子についての詳細は図４に示されている。顕微鏡
１，マイクロマニプレータ７，１３，操作卓８および制
御ユニット１２のネットワークの形式はここに図示した
もの以外でも可能である。ネットワークの形式は例えば
使用されるインタフェースまたはデータ伝送プロトコル
に依存する。

【００３９】制御ユニット１２は顕微鏡１または操作卓
８に組み込むこともできる。しかし不所望の熱発生を顕
微鏡１から遠ざけておくために、図示の装置では制御ユ
ニット１２は別個に設置された。

【００４０】図３は、生物学的対象物を微細操作・処理
するための本発明の装置を示す。この装置では２つの操
作卓が２つのマイクロマニプレータの配属された顕微鏡
に設けられている。

【００４１】正立顕微鏡１４は、これに配置された複数
の対物レンズ３を備える電動対物レンズ交換装置２を有
する。電動顕微鏡台４（駆動部は図示せず）は容器１５
を収容するために用いられ、容器の上には生物学的対象
物１６が存在する。顕微鏡１４に配置されたランプハウ
ス１７からは（ここに図示しない）照明ビーム路が発す
る。この照明ビーム路はコンデンサレンズ１８により生
物学的対象物１６に向けられる。

【００４２】生物学的対象物１６を操作するために、第
１の電動マイクロマニプレータ７と第２の電動マイクロ
マニプレータ１３が設けられている。これらは図示の実
施例では顕微鏡とは別個に支持要素１９に固定されてい
る。この支持要素は顕微鏡とは結合していない。しかし
マイクロマニプレータを、図１と図２にすでに示したよ
うに、アダプタを用いて顕微鏡に直接結合することも考
えられる。

【００４３】第１の電動マイクロマニプレータ７には第
１のインジェクタ２０が、そして第２の電動マイクロマ
ニプレータ１３には第２のインジェクタ２１が配置され
ている。インジェクタ２０，２１での圧力（例えば液体
または細胞構成成分を注入または抽出するため）を制御
するために必要な圧力制御装置は簡素化のため図示され
ていない。生物学的対象物での操作は微細毛管２２によ
り行われる。この微細毛管はインジェクタ２０，２１に
接続されている。生物学的対象物１６で正確な作業を実
行するために（例えば液体または細胞物質の注入）、そ
れぞれ制御される微細毛管２２の選択は正確に位置決め
されなければならない。

【００４４】この装置は第１の操作卓２３と第２の操作
卓２４を有する。第１の操作卓２３は制御線路２５ａに
より第１のマイクロマニプレータ７と接続されている。
第２の操作卓２４は制御線路２５ｂにより第２のマイク
ロマニプレータ１３と接続されている。顕微鏡１４，マ
イクロマニプレータ７と１３並びに２つの操作卓２３と
２４をネットワーク化するため、この装置は制御ユニッ
ト１２を有している。この制御ユニットはこの装置の構
成要素を相互にネットワーク接続する。このために制御
ユニット１２は制御線路２６ａにより第１の操作卓２３
と、制御線路２６ｂにより第２の操作卓２４と、並びに
制御線路２６ｃにより顕微鏡１４ないし電動調整可能な
顕微鏡機能素子と接続されている。

【００４５】制御ユニット１２は、顕微鏡１４ないしは
その電動顕微鏡機能素子（ここでは電動顕微鏡台４と電
動対物レンズ交換装置２）並びに２つのマイクロマニプ
レータ７と１３の操作を択一的に第１の操作卓２３から
も第２の操作卓２４からも行うことができるように構成
されている。このために２つの操作卓２３，２４は一連
の操作素子９を有しており、これらの操作素子は顕微鏡
１４の種々の電動機能またはマイクロマニプレータ７，
１３に配属されているか、または配属することができ
る。操作素子９の詳細については図５で説明する。

【００４６】制御ユニット１２は顕微鏡１４に、または
２つの操作卓２３，２４の一方または両方に組み込むこ
とができる。しかし電子回路を含む制御ユニット１２か
らはかなりの熱が発生するから、図示の装置では制御ユ
ニット１２は別個に設置された。これにより生物学的対
象物１６が不必要に加熱されるのが回避される。制御ユ
ニット１２を別個の配置することのさらなる利点は、顕
微鏡１４とこれに配置されたマイクロマニプレータ１３
とを空間的に制限された小さな定温室（図示せず）に収
容することができることであり、制御ユニット１２はこ
の定温室の外に配置される。

【００４７】図４は、すでに図３で説明した装置の変形
実施例を示す。この装置は、手動で操作される顕微鏡台
２８を備える正立顕微鏡、複数の対物レンズ３が保持さ
れた対物レンズ交換装置２，および第１のマイクロマニ
プレータ７並びに第２のマイクロマニプレータ１３から
なる。顕微鏡機能素子とマイクロマニプレータ７，１３
の操作は、第１の共通の操作卓２３および第２の共通の
操作卓２４により行われる。この装置のネットワーク化
は制御ユニット１２により行われる。この制御ユニット
は、制御線路２６ａにより第１の操作卓２３と、制御線
路２６ｂにより第２の操作卓２４と、そして制御線路２
６ｃにより顕微鏡１４およびひいてはその顕微鏡機能素
子と接続されている。

【００４８】生物学的対象物１６の容器１５内での透過
照明はランプハウス１７から発する照明ビーム路により
行われる。この照明ビーム路はコンデンサレンズ１８に
より生物学的対象物に向けられる。

【００４９】図３に示した装置に加えて、ここに示した
本発明の装置の実施例は付加的光源を有している。これ
はレーザ２７であり、このレーザのレーザビームは顕微
鏡１４の上部領域で照射光ビーム路（ここには図示せ
ず）に入射結合され、対物レンズ３により生物学的対象
物にフォーカシングされる。

【００５０】レーザはＵＶレーザまたはＩＲレーザとす
ることができる。生物学的対象物をレーザ切断（レーザ
切開）により処理すべき場合、ＵＶレーザが使用され
る。この場合、ＵＶレーザビームはフォーカシングされ
た状態で生物学的対象物を切断するのに使用される。あ
るいはまた、ＩＲレーザを使用することができ、そのレ
ーザビームも同様に対物レンズ３により生物学的対象物
１６にフォーカシングすることができる。ＩＲレーザビ
ームの焦点により検出された生物学的対象物（またはそ
の一部）はこのレーザ焦点領域内に引き込まれ、レーザ
焦点の移動により保持され（festgehalten）、あるいは
レーザ焦点と共に運動することができる。この原理はし
ばしば「光学的ピンセット」と称される。ＵＶレーザお
よび／またはＩＲレーザを制御するために、操作卓２
３，２４の少なくとも１つには操作素子９が配置されて
おり、この操作素子はレーザ機能の制御に用いられる。
レーザ機能とはここでは、スイッチオン／オフ、または
（パルスレーザの場合）パルスレートの制御、または生
物学的対象物でのフォーカシング／デフォーカシング、
または強度の増大／減少である。

【００５１】操作卓２３と２４は異なる操作素子９を有
することができる。しかし２つの操作卓２３，２４が同
じように構成されいると有利であることが判明した。こ
れにより操作素子９によって呼び出すことのできる機能
全体を装置のユーザの左手によっても右手によっても呼
び出すことができる。

【００５２】図５は、倒立顕微鏡１（立体式）を有する
本発明の一装置を示しており、この顕微鏡は電動顕微鏡
台４を有する。ランプハウス１７から発する透過光照明
ビーム路（ここに図示せず）はコンデンサレンズ（ここ
では電動的に構成されている）によって生物学的対象物
に向けられる。この生物学的対象物は対象物支持体２９
上に配置されている。フレーム形状の顕微鏡台４の下方
では複数の対物レンズが対物レンズ交換装置２に配置さ
れている。生物学的対象物の顕微鏡画像の視覚的観察は
一対の接眼レンズ３０によって行われる。顕微鏡１には
第１のマイクロマニプレータ７と第２のマイクロマニプ
レータ１３が配置されている。

【００５３】顕微鏡機能素子と２つのマイクロマニプレ
ータ７，１３を操作するために、この装置は２つの操作
卓２３と２４を有する。操作卓２３は制御線路２５ａに
よりマイクロマニプレータ７と、操作卓２４は制御線路
２５ｂによりマイクロマニプレータ１３と接続されてい
る。この装置には制御ユニット１２が、操作卓２３，２
４，顕微鏡１とその顕微鏡機能素子、および２つのマイ
クロマニプレータ７，１３をネットワーク化するために
配属されている。制御ユニット１２は制御線路２６ａに
より操作卓２３と、制御線路２６ｂにより操作卓２４
と、そして制御線路２６ｃにより顕微鏡１と接続されて
いる。操作卓２３と２４には複数の操作素子９が配属さ
れており、これらの操作素子により顕微鏡機能素子およ
び２つのマイクロマニプレータ７，１３を操作すること
ができる。

【００５４】ここに示した特に有利な実施形態では、顕
微鏡１もその顕微鏡機能素子を操作するための操作素子
を有する。このようにして操作卓２３または２４の一方
からも、また顕微鏡１自体からも、所定の機能の操作を
行うことができる。例えば操作卓２３も操作卓２４も、
そして顕微鏡１も顕微鏡をフォーカシングするためのz
駆動ノブ３１を有している。フォーカシングの技術的実
施例としては、顕微鏡台４の高さ調整または対物レンズ
３ないし対物レンズ交換装置２の高さ調整を行うことが
できる。

【００５５】以下、電動的に構成することのできる顕微
鏡機能素子のいくつかを詳細に説明する。顕微鏡１には
透過光ランプハウス１７に加えて、蛍光ランプハウス３
２が装備されている。この蛍光ランプハウス３２から発
する蛍光ビーム路（図示せず）には電動蛍光フィルタス
ライダ３３が配置されている。結像ビーム路（図示せ
ず）には、複数の鏡筒レンズの取り付けられた鏡筒レン
ズ交換装置３４が配置されている。対物レンズを備える
鏡筒レンズは顕微鏡画像の画像補正に関しては１つの補
償システムであるから、それぞれ適合する鏡筒レンズを
正しい対物レンズ３に配属しなければならない。電動鏡
筒レンズ交換装置３４によって、ユーザに対して快適に
この配属をいつでも適切に行うことができる。

【００５６】同じように結像ビーム路には複数のビデオ
出力端子３５が取り付けられており、これらのうちここ
では１つだけが図示されている。このビデオ出力端子３
５にはカメラアダプタおよびこれに続くカメラ（図示せ
ず）が接続される。この場合、顕微鏡画像はカメラに伝
送され、モニタに表示することができる。結像ビーム路
の結像光をすべてまたは部分的に、これらビデオ出力端
子３５の１つまたは複数に向ける（導く）ために、顕微
鏡１の下部には電動ビデオ出力制御部（図示せず）が設
けられている。結像光の部分的偏向（取出）は電動的に
運動するプリズムまたはフィルタないしはビームスプリ
ッタによって次のように行うことができる。すなわち、
結像光の強度分布または色分布（分布制御すなわち所定
の波長領域を選択することにより）を行うのである。こ
のビデオ出力制御部の操作は、それぞれ配属された操作
素子９によって操作卓２３でも操作卓２４でも行うこと
ができる。

【００５７】別の電動顕微鏡機能素子として顕微鏡１は
電動透過光フィルタ交換装置３６を有する。この透過光
フィルタ交換装置によってカラーフィルタ、グレーフィ
ルタ等を透過光ビーム路へ電動的に挿入ないし除去する
ことができる。操作は操作卓２３および／または操作卓
２４に配属された操作素子９によって行われる。

【００５８】操作卓２３と２４は互いに異なって構成す
ることができるが、有利には同じ機能素子を有する。従
って操作卓はそれぞれ１つの表示素子１０を有する。こ
の表示素子は例えば純粋なＬＣＤディスプレイとして構
成することができる。さらに操作卓２３と２４はここに
図示した実施形態では、１つの操作ホイール（Bedienra
d）３７を有する。この操作ホイールは例えば明るさの
制御、または対物レンズのフォーカシングの際のステッ
プ毎の調整、またはマイクロマニプレータ７，１３のｚ
運動の操作に使用することができる。ジョイスティック
の形式で可動の操作レバー３８は顕微鏡台４のｘｙ運
動、またはマイクロマニプレータ７および／または１３
のｘｙ運動の制御に選択的に使用することができる。

【００５９】ここに示した実施例では、操作ホイール３
７も操作レバー３８も二重機能、それどころか多重機能
を有する。所望の機能のアクティベートは例えば１つま
たは複数のキー（ないしノブ）３９の操作によって行う
ことができる。他のキー３９は例えば電動対物レンズ交
換装置２の操作、または所定のマニプレータ動作状態の
選択または制御に使用することができる。表示素子１０
はそれぞれ所望の操作素子の選択の際にユーザに対する
案内として用いられる。それぞれアクティベートされた
動作状態、例えば毛管先端の選択された焦点位置、また
は選択された対物レンズ、または選択されたマニプレー
タ動作状態を表示することができる。さらに付加的に、
多重構成された操作素子（例えば操作ホイール３７また
は操作レバー３８）でアクティベートされた顕微鏡機能
素子、ないしはマイクロマニプレータ７と１３の瞬時に
アクティベートされた機能を表示することができる。

【００６０】本発明の実施形態において制御ユニット１
２によって２つの操作卓２３と２４のいわゆる優先度監
視（Prioritaetenueberwachung）を行うと特に有利であ
ることが判明した。この場合制御ユニット１２によっ
て、例えば操作卓２３でいつ所定の機能が操作レバー３
８に割り当てられたかが識別される。このことは例えば
キー操作によって行うことができる。しかし操作レバー
３８の使用開始を監視することによっても行うことがで
きる。例えば操作レバー３８が機能「顕微鏡台をｘ方向
ないしｙ方向に走行させる」にアクティベートされたこ
とを制御ユニット１２が記録すると直ちに、自動的に他
方の操作卓、すなわち操作卓２４でこの機能が同様に相
応する操作レバー３８に割り当てられる。このようにし
て、ユーザが左手で操作卓２４を操作しようとして、操
作レバー３８に触っても間違って他の機能が呼び出され
るということが阻止される。操作レバー３８の機能割り
当てのイネーブルはユーザによる所定の機能イネーブル
によって行われる。これは例えば所定キー３９の押圧に
よって行う。

【００６１】

【発明の効果】本発明の装置により非常にユーザフレン
ドリーで人間工学的な作業が、実験操作のスループット
（効率）向上と操作の容易性が達成され、これはルーチ
ン動作でも可能である。特に、２つの操作卓２３と２４
の機能割り当てを個別に構成することによって、ユーザ
は個別の作業環境を達成することができる。このことは
リラックスした、疲労の少ない作業につながり、これは
とりわけルーチン動作に対して必要なことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】倒立顕微鏡、マイクロマニプレータおよび共通
の操作卓を備える、生物学的対象物を微細操作するため
の一装置の概略図である。

【図２】倒立顕微鏡、２つのマイクロマニプレータおよ
び共通の操作卓を備える、生物学的対象物を微細操作す
るための一装置の概略図である。

【図３】正立顕微鏡、２つのマイクロマニプレータおよ
び２つの共通の操作卓を備える、生物学的対象物を微細
操作するための一装置の概略図である。

【図４】レーザビームが入射結合される正立顕微鏡、２
つのマイクロマニプレータおよび２つの共通の操作卓を
備える、生物学的対象物を微細操作するための一装置の
概略図である。

【図５】倒立顕微鏡、２つのマイクロマニプレータおよ
び２つの共通の操作卓を備える、生物学的対象物を微細
操作するための一装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 倒立顕微鏡 ２ 対物レンズ交換装置 ３ 対物レンズ ４ 顕微鏡台 ５ 内側開口部 ６ アダプタ ７ 第１のマイクロマニプレータ ８ 操作卓 ９ 操作素子 １０ 表示素子 １１ 制御線路（１１ａ，ｂ，ｃ） １２ 制御ユニット １３ 第２のマイクロマニプレータ １４ 正立顕微鏡 １５ 容器 １６ 生物学的対象物 １７ ランプハウス １８ コンデンサレンズ １９ 支持要素 ２０ 第１のインジェクタ ２１ 第２のインジェクタ ２２ 微細毛管 ２３ 第１の操作卓 ２４ 第２の操作卓 ２５ 制御線路（２５ａ，ｂ） ２６ 制御線路（２６ａ，ｂ，ｃ） ２７ レーザ ２８ 手動顕微鏡台 ２９ 対象物支持体 ３０ 接眼レンズ ３１ ｚ駆動ノブ ３２ 蛍光ランプハウス ３３ 蛍光フィルタ交換装置 ３４ 鏡筒レンズ交換装置 ３５ ビデオ出力端子 ３６ 透過光フィルタ交換装置 ３７ 操作ホイール ３８ 操作レバー ３９ キー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルナルト クライネ ドイツ連邦共和国 Ｄ−35440 リンデン ヴァイマーラー シュトラーセ 12 (72)発明者 カティア ペーター ドイツ連邦共和国 Ｄ−35578 ヴェツラ ー フォーゲルザング ２ (72)発明者 ヴェルナー ヴィットゥケ ドイツ連邦共和国 Ｄ−35619 ブラウン フェルス ノイエ クライスシュトラーセ 11 Ａ Ｆターム(参考） 2H052 AA08 AC15 AC34 AF19 AF21 AF25

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物学的対象物を微細操作するための装
   置であって、 該装置は、電動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡機能
   素子と電動調整可能な少なくとも１つのマイクロマニプ
   レータ（７，１３）とを備える顕微鏡（１，１４）を有
   し、 前記マイクロマニプレータはインジェクタ（２０，２
   １）を備える形式の装置において、 顕微鏡（１，１４）と少なくとも１つのマイクロマニプ
   レータ（７，１３）とには１つの共通の操作卓（８，２
   ３，２４）が配属されており、 該操作卓は少なくとも１つの操作素子（９，３７，３
   ８，３９）を、電動調整可能な少なくとも１つの顕微鏡
   機能素子と、電動調整可能な少なくとも１つのマイクロ
   マニプレータ（７，１３）との操作のために有する、こ
   とを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 電子制御ユニット（１２）が設けられて
   おり、 該制御ユニットは、電動調整可能な少なくとも１つの顕
   微鏡機能素子、電動調整可能な少なくとも１つのマイク
   ロマニプレータ（７，１３）、および少なくとも１つの
   操作卓（８，２３，２４）をネットワーク化する、請求
   項１記載の装置。
3. 【請求項３】 操作卓（８，２３，２４）は、メモリの
   配属された少なくとも１つの記憶式操作素子（９）を有
   しており、 該記憶式操作素子は、選択された少なくとも１つの焦点
   面を記憶し、呼び出し、または電動調整可能な少なくと
   も１つのマイクロマニプレータ（７，１３）の少なくと
   も１つの予定義された調整を記憶し、呼び出す、請求項
   １または２記載の装置。
4. 【請求項４】 少なくとも１つの操作卓（８，２３，２
   ４）は、電動調整可能な１つまたは複数の顕微鏡機能素
   子と、電動調整可能なマイクロマニプレータ（７，１
   ３）との組み合わせを操作するために設けられている、
   請求項１または２記載の装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの操作卓（８，２３，２
   ４）は、メモリの配属された少なくとも１つの記憶式操
   作素子を有しており、 該記憶式操作素子は、電動調整可能な少なくとも１つの
   顕微鏡機能素子の少なくとも１つの予定義された調整を
   記憶し、呼び出す、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の装置。
6. 【請求項６】 顕微鏡（１，１４）には２つまたはそれ
   以上のマイクロマニプレータ（７，１３）が配置されて
   おり、 ただ１つの操作卓（８，２３，２４）が設けられてお
   り、 該ただ１つの操作卓は少なくとも１つの操作素子（９，
   ３７，３８，３９）を、マイクロマニプレータ（７，１
   ３）の少なくとも１つに対して、少なくとも１つのマイ
   クロマニプレータのそれぞれｘｙ調整および／または高
   さ調整のために有する、請求項１から５までのいずれか
   １項記載の装置。
7. 【請求項７】 装置にはＵＶレーザ（２７）が配属され
   ており、 該ＵＶレーザのレーザビームは、入射結合光学系により
   顕微鏡（１，１４）に入射結合され、生物学的対象物
   （１６）をレーザ切断するために対物レンズ（３）によ
   り生物学的対象物（１６）にフォーカシングされる、請
   求項１記載の装置。
8. 【請求項８】 装置にはＩＲレーザ（２７）が配属され
   ており、 該ＩＲレーザのレーザビームは、入射結合光学系により
   顕微鏡（１，１４）に入射結合され、対物レンズ（３）
   により生物学的対象物（１６）にフォーカシングされ、
   生物学的対象物（１６）または生物学的対象物（１６）
   の一部を検出、保持、および移動させるために使用され
   る、請求項１記載の装置。
9. 【請求項９】 少なくとも１つの操作卓（８，２３，２
   ４）は少なくとも１つの操作素子（９，３７，３８，３
   ９）を、レーザ（２７）の少なくとも１つの機能を制御
   するために有する、請求項７または８記載の装置。