JP2003241109A - Micromanipulator - Google Patents

Micromanipulator

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JP2003241109A
JP2003241109A JP2002043397A JP2002043397A JP2003241109A JP 2003241109 A JP2003241109 A JP 2003241109A JP 2002043397 A JP2002043397 A JP 2002043397A JP 2002043397 A JP2002043397 A JP 2002043397A JP 2003241109 A JP2003241109 A JP 2003241109A
Authority
JP
Japan
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needle
operating
operating needle
subject
micromanipulator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002043397A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Sakai
信明 酒井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromanipulator which can surely prevent the damage of to be examined and an operating needle. <P>SOLUTION: The micromanipulator for finely operating the object to be examined 19 by using the operating needle 15 receives an instruction signal for instruction for the operation of the operating needle 15 from a controlling element 11, activates the operating needle 15 in accordance with the instruction signal, detects the contact state with the object to be examined 19 by a distortion detecting circuit 22 and controls the fine action and coarse action of the operating needle 15 according to the detection output. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡の周辺
機器として用いられ、細胞などの微小な被検体を微細操
作するマイクロマニピュレータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromanipulator used as a peripheral device of an optical microscope and for finely manipulating a minute object such as a cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、顕微鏡視野の下で微小な被検体、
例えば細胞などの生体試料を遠隔から微細操作する装置
としてマイクロマニピュレータが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a small object under the microscope field of view,
For example, a micromanipulator is known as an apparatus for remotely and finely operating a biological sample such as a cell.

【0003】そして、このようなマイクロマニピュレー
タとして、例えば、特開平6−148529号公報や特
開平6−342121号公報に開示されたもの知られて
おり、これらの特徴として、マイクロペットやニードル
などを用いて細胞の摘出、分離、吸引を行なうととも
に、刺激を与えるなどすることで、細胞のメカニズムを
解析できるようにしている。
As such a micromanipulator, those disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-148529 and 6-342121 are known, and these features include micropets and needles. The cells are used for excision, separation, and suction, as well as stimulation, so that the cell mechanism can be analyzed.

【0004】ところで、このようなマイクロマニピュレ
ータでは、操作針の顕微鏡視野内への移動と顕微鏡視野
内から視野外への移動を素早く行なう粗動作と、被検体
の微細操作に必要な精密な動きを行なう微動動作が求め
られており、このような要求を満たしたものとして特開
平9−281404号公報に開示されたものが知られて
いる。つまり、かかる公報に開示されたものは、押しボ
タンスイッチの操作信号によって粗動動作または微動動
作に対応する制御信号を出力し、この制御信号に基づい
て超音波アクチュエータを駆動することで操作針の粗動
または微動動作を選択的に得られるようにしている。
By the way, in such a micromanipulator, a coarse movement for quickly moving the operating needle into and out of the microscope visual field and a precise movement necessary for fine operation of the subject are performed. A fine movement operation to be performed is required, and the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-281404 is known to satisfy such a requirement. That is, the one disclosed in this publication outputs a control signal corresponding to the coarse movement or the fine movement by the operation signal of the push button switch, and drives the ultrasonic actuator based on this control signal to operate the operation needle. Coarse or fine movements are selectively obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに操作針の粗動または微動動作を選択的得られるよう
にしたものでは、操作者が押しボタンスイッチを操作す
ることで粗動または微動の移動速度を切替え変更するよ
うにしているため、操作が面倒になるとともに、操作ミ
スも起こしやすく、この操作ミスにより被検体や操作針
を破損してしまうという問題があった。
However, in the case where the coarse or fine movement of the operating needle is selectively obtained in this way, the operator operates the push button switch to move the coarse or fine movement. Since the speed is switched and changed, the operation becomes troublesome and an operation error is liable to occur, which causes a problem that the subject or the operation needle is damaged.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、被検体や操作針の損傷を確実に防止できるマイクロ
マニピュレータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a micromanipulator capable of reliably preventing damage to a subject or an operating needle.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
操作針を用いて被検体を微細操作するマイクロマニピュ
レータにおいて、前記操作針の操作を指示する指示信号
を入力する入力手段と、前記指示信号に基づいて前記操
作針を動作させる操作針駆動手段と、前記被検体に対す
る接触状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出
出力に応じて前記操作針駆動手段による前記操作針の微
動作または粗動作を制御する制御手段とを具備したこと
を特徴としている。
The invention according to claim 1 is
In a micromanipulator for finely operating a subject using an operating needle, input means for inputting an instruction signal for instructing the operation of the operating needle, and operating needle driving means for operating the operating needle based on the instruction signal, It is characterized by further comprising: detection means for detecting a contact state with respect to the subject; and control means for controlling a fine movement or a rough movement of the operating needle by the operating needle driving means according to a detection output of the detecting means. There is.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記検出手段は、前記操作針に作用する力
を検出する力センサと前記操作針に所定の振動を加える
加振手段とを備え、前記加振手段により加振された該力
センサの検出出力の交流成分を抽出する交流成分抽出手
段を更に備え、前記制御手段は、前記交流成分抽出手段
で抽出された交流成分から前記接触状態を判定し、この
判定結果に基づいて前記操作針駆動手段の粗動作または
微動作を制御することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the detecting means includes a force sensor for detecting a force acting on the operating needle, and a vibrating means for applying a predetermined vibration to the operating needle. Further comprising an AC component extracting unit for extracting an AC component of the detection output of the force sensor vibrated by the vibrating unit, wherein the control unit is the AC component extracted by the AC component extracting unit. It is characterized in that the contact state is determined and the rough movement or fine movement of the operating needle drive means is controlled based on the determination result.

【0009】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記操作針駆動手段は、前記操作
針を粗動作させる粗動作用駆動手段と微動作させる微動
作用駆動手段とを備え、前記制御手段は前記検出手段の
検出出力に応じて前記粗動作用駆動手段と前記微動作用
駆動手段の一方を選択駆動させることを特徴としてい
る。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the invention described above, the operation needle drive means includes a coarse operation drive means for roughly operating the operation needle and a fine operation drive means for finely operating the operation needle, and the control means is configured to operate in accordance with a detection output of the detection means. It is characterized in that one of the coarse operation drive means and the fine operation drive means is selectively driven.

【0010】請求項4記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記制御手段は、前記入力手段か
らの指示信号に対してゲイン値を設定可能にしたことを
特徴としている。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2.
In the invention described above, the control means is characterized in that a gain value can be set for an instruction signal from the input means.

【0011】請求項5記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記制御手段は、前記力センサの検出出力
からDC成分を抽出し、前記操作針に作用する力に応じ
て前記入力手段からの指示信号に対してゲイン値を変更
することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the control means extracts a DC component from the detection output of the force sensor, and the input means according to the force acting on the operating needle. It is characterized in that the gain value is changed in response to the instruction signal from.

【0012】請求項6記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記制御手段は、前記力センサの検出出力
から前記操作針の前記被検体内部への挿入時を判断し、
前記被検体の外皮を貫通させるため一瞬前記操作針の移
動速度を高め、この操作針が前記外皮を突き破ったとき
に前記操作針の移動速度を挿入前の速度に減速させるこ
とを特徴としている。
According to a sixth aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the control means determines from the detection output of the force sensor when the operating needle is inserted into the subject,
In order to penetrate the outer skin of the subject, the moving speed of the operating needle is momentarily increased, and when the operating needle breaks through the outer skin, the moving speed of the operating needle is reduced to the speed before insertion.

【0013】請求項7記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記力センサの検出出力からDC成分を抽
出し、前記操作針の前記被検体への挿入力から被検体の
弾性情報を求めることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the DC component is extracted from the detection output of the force sensor, and the elasticity information of the subject is obtained from the insertion force of the operating needle into the subject. It is characterized by seeking.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】(第1の実施の形態)図1は、本発明が適
用されるマイクロマニピュレータの概略構成を示すもの
である。図において、11は操作部で、この操作部11
には、可変ゲインアンプ12を介して制御回路13が接
続されている。ここで、操作部11は、ジョイスティ
ク、トラックボール、キーボードなどから構成され、操
作者から入力される後述する操作針15の移動方向や移
動速度などの動作内容に関する動作指令を指示信号(V
xyz)に変換して可変ゲインアンプ12に出力するも
のである。可変ゲインアンプ12は、後述する接触判定
回路23の指示に従い、操作部11から出力される指示
信号(Vxyz)のゲインを変更する(切替える)もの
である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic structure of a micromanipulator to which the present invention is applied. In the figure, 11 is an operating unit, and this operating unit 11
Is connected to the control circuit 13 via a variable gain amplifier 12. Here, the operation unit 11 is composed of a joystick, a trackball, a keyboard, and the like, and gives an instruction signal (V
xyz) and outputs to the variable gain amplifier 12. The variable gain amplifier 12 changes (switches) the gain of the instruction signal (Vxyz) output from the operation unit 11 according to an instruction from the contact determination circuit 23 described later.

【0016】制御回路13には、XYZステージ14が
接続されている。XYZステージ14は、操作針15、
力センサ16および圧電素子17を有するホルダ18が
取付けられ、制御回路13からの指示信号を機械的な運
動エネルギーに変換することで、操作針15をXYZ方
向に移動させるアクチュエータからなっている。つま
り、XYZステージ14は、制御回路13を通った可変
ゲインアンプ12の出力(ゲイン×Vxyz)に応じて
操作針15を所望するXYZ方向に所望速度で移動させ
るようにしている。この場合の制御方式は、オープンル
ープ制御あるいは操作針15の位置を検出する位置セン
サを設け、このセンサの出力に基づくフィードバック制
御のどちらを採用してもよい。
An XYZ stage 14 is connected to the control circuit 13. The XYZ stage 14 includes the operation needle 15,
A holder 18 having a force sensor 16 and a piezoelectric element 17 is attached, and is composed of an actuator that moves the operating needle 15 in the XYZ directions by converting an instruction signal from the control circuit 13 into mechanical kinetic energy. That is, the XYZ stage 14 moves the operating needle 15 in a desired XYZ direction at a desired speed according to the output (gain × Vxyz) of the variable gain amplifier 12 that has passed through the control circuit 13. As the control method in this case, either open loop control or a position sensor for detecting the position of the operating needle 15 and feedback control based on the output of this sensor may be adopted.

【0017】操作針15は、試料台20に載置された被
検体19(例えば細胞などの生体試料)に微細な操作を
加えるため先端が先鋭化された探針からなるものであ
る。この操作針15としては、ガラス電極からなるニー
ドルやマイクロペピットなどであってもよい。力センサ
16は、起歪体と、この起歪体に設けられた歪みに応じ
て抵抗値を変化する歪みゲージで構成されるもので、操
作針15を支持するとともに、操作針15に作用する力
を検出するようにしている。この場合、力センサ16
は、1軸にかぎらず2軸あるいは3軸方向の力を検出で
きる構成であることが望ましい。また、この力センサ1
6としては、例えば特開平9−257612号公報に開
示されている操作針付き力覚センサを用いてもよい。圧
電素子17は、加振信号発生器21が接続されていて、
この加振信号発生器21から加振信号(操作針15、力
センサ16およびホルダ18からなる系の固有値を周波
数とする交流信号が望ましい。)が供給されると、操作
針15、力センサ16およびホルダ18からなる系を加
振(励振)させるようにしている。
The operating needle 15 is composed of a probe having a sharpened tip for applying a fine operation to a subject 19 (for example, a biological sample such as a cell) placed on the sample table 20. The operating needle 15 may be a needle made of a glass electrode, a micro-pepit, or the like. The force sensor 16 is composed of a strain-generating body and a strain gauge whose resistance value changes according to strain provided in the strain-generating body. The force sensor 16 supports the operating needle 15 and acts on the operating needle 15. I try to detect the force. In this case, the force sensor 16
Is preferably configured so that it can detect forces in the directions of two or three axes, not limited to one axis. Also, this force sensor 1
As 6, a force sensor with an operating needle disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-257612 may be used. The piezoelectric element 17 is connected to the excitation signal generator 21,
When a vibration signal (an AC signal whose frequency is the eigenvalue of the system including the operation needle 15, the force sensor 16 and the holder 18) is supplied from the vibration signal generator 21, the operation needle 15 and the force sensor 16 are supplied. The system including the holder 18 is excited (excited).

【0018】力センサ16には、歪み検出回路22が接
続され、この歪み検出回路22には、接触判定回路23
が接続されている。歪み検出回路22は、力センサ16
の歪みによる抵抗値の変化を電気信号として出力するも
のである。接触判定回路23は、歪み検出回路22から
の出力を監視するとともに、その出力が所定のレベルを
越えているか否かを判断するもので、例えば、図2に示
すようにハイパスフィルタ(HPF)231、振幅検出
回路232、比較回路233から構成されている。ハイ
パスフィルタ(HPF)231は、交流成分を検出する
もので、力センサ16の加振より生じる歪みのみを検出
するためのものである。振幅検出回路232は、ハイパ
スフィルタ(HPF)231で抽出された交流成分の振
幅を検出するものである。そして、比較回路233は、
振幅検出回路232で得られた振幅が所定のレベルを越
えているか否かを判断するもので、通常(振幅が所定の
レベルを越えている状態)では、「U」信号を出力し、
振幅が所定のレベルを下回っている場合は、「D」信号
を出力し、これら「U」信号または「D」信号により可
変ゲインアンプ12のゲインを変更(切替える)するよ
うにしている。具体的には、接触判定回路23から
「U」信号が出力されれば、可変ゲインアンプ12のゲ
インは×1に設定され、「D」信号が出力されれば、可
変ゲインアンプ12のゲインは×1/100〜×1/1
000(この範囲でゲインは固定)に設定される。この
ゲイン値は、一例であって用途に応じて任意変更され
る。
A strain detection circuit 22 is connected to the force sensor 16, and a contact determination circuit 23 is connected to the strain detection circuit 22.
Are connected. The strain detection circuit 22 uses the force sensor 16
The change in the resistance value due to the distortion is output as an electric signal. The contact determination circuit 23 monitors the output from the distortion detection circuit 22 and determines whether or not the output exceeds a predetermined level. For example, a high pass filter (HPF) 231 as shown in FIG. , An amplitude detection circuit 232, and a comparison circuit 233. The high-pass filter (HPF) 231 is for detecting an alternating current component, and is for detecting only the distortion caused by the vibration of the force sensor 16. The amplitude detection circuit 232 detects the amplitude of the AC component extracted by the high pass filter (HPF) 231. Then, the comparison circuit 233
The amplitude detection circuit 232 determines whether or not the amplitude exceeds a predetermined level. Normally (when the amplitude exceeds the predetermined level), a "U" signal is output,
When the amplitude is below a predetermined level, the "D" signal is output and the gain of the variable gain amplifier 12 is changed (switched) by the "U" signal or the "D" signal. Specifically, if the “U” signal is output from the contact determination circuit 23, the gain of the variable gain amplifier 12 is set to × 1, and if the “D” signal is output, the gain of the variable gain amplifier 12 is set. × 1/100 to × 1/1
000 (gain is fixed in this range). This gain value is an example and can be arbitrarily changed according to the application.

【0019】なお、比較回路233は、比較レベルを設
定できるようになっており、被検体19や操作針15の
特性、さらには装置全体の電気ノイズやメカ的なノイズ
に基づいて決めるのが望ましい。
The comparison circuit 233 can set the comparison level, and it is desirable to determine the comparison level based on the characteristics of the subject 19 and the operating needle 15, and the electrical noise and mechanical noise of the entire apparatus. .

【0020】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。
Next, the operation of the embodiment thus constructed will be described.

【0021】まず、操作針15が被検体19に接触して
いない状態を初期状態とする。この初期状態では、加振
信号発生器21の加振信号が圧電素子17に供給されて
いて、圧電素子17により操作針15、力センサ16お
よびホルダ18からなる系は加振(励振)されている。
First, the state in which the operating needle 15 is not in contact with the subject 19 is the initial state. In this initial state, the vibration signal of the vibration signal generator 21 is supplied to the piezoelectric element 17, and the piezoelectric element 17 vibrates (excites) the system including the operating needle 15, the force sensor 16, and the holder 18. There is.

【0022】この状態から、力センサ16が振動歪みを
検出すると、歪み検出回路22より交流信号(操作針1
5の振動周波数と同じ周波数の交流信号)が出力され、
この交流信号は、接触判定回路23に送られる。接触判
定回路23では、ハイパスフィルタ(HPF)231に
より歪み検出回路22からの交流信号の交流成分を検出
するとともに、力センサ16の加振より生じる歪みのみ
を検出し、振幅検出回路232により、抽出された交流
成分の振幅を検出し、さらに、比較回路233により、
振幅検出回路232で得られた振幅が所定のレベルを越
えているか否かを判断する。
In this state, when the force sensor 16 detects the vibration strain, the strain detection circuit 22 outputs an AC signal (operation needle 1).
AC signal of the same frequency as the vibration frequency of 5) is output,
This AC signal is sent to the contact determination circuit 23. In the contact determination circuit 23, the high-pass filter (HPF) 231 detects the AC component of the AC signal from the distortion detection circuit 22, and detects only the distortion caused by the vibration of the force sensor 16 and the amplitude detection circuit 232 extracts the distortion. The amplitude of the generated AC component is detected, and further, by the comparison circuit 233,
It is determined whether the amplitude obtained by the amplitude detection circuit 232 exceeds a predetermined level.

【0023】ここでは、操作針15が被検体19に接触
していないので、振幅検出回路232で得られた振幅が
所定のレベルを越えていると判断され、可変ゲインアン
プ12に「U」信号が出力される。可変ゲインアンプ1
2では、「U」信号を受取ると、ゲインは×1に設定さ
れる。
Here, since the operating needle 15 is not in contact with the subject 19, it is judged that the amplitude obtained by the amplitude detecting circuit 232 exceeds the predetermined level, and the variable gain amplifier 12 is supplied with the "U" signal. Is output. Variable gain amplifier 1
At 2, upon receiving the "U" signal, the gain is set to x1.

【0024】この状態で、操作部11を操作して操作針
15の移動方向および移動速度を指示すると、この指示
に応じた指示信号Vxyzが可変ゲインアンプ12に送
られる。可変ゲインアンプ12では、ゲインを×1に設
定されているので、入力された指示信号Vxyzは、そ
のまま制御回路13に入力される。制御回路13では、
この時の指示信号Vxyzに基づいて制御信号を生成
し、XYZステージ14に供給する。これにより、XY
Zステージ14は、制御回路13の制御信号に従って、
操作針15を所望する方向に所望の速さで粗動作させ
る。
In this state, when the operating portion 11 is operated to instruct the moving direction and the moving speed of the operating needle 15, the instruction signal Vxyz corresponding to this instruction is sent to the variable gain amplifier 12. Since the gain of the variable gain amplifier 12 is set to x1, the input instruction signal Vxyz is directly input to the control circuit 13. In the control circuit 13,
A control signal is generated based on the instruction signal Vxyz at this time and is supplied to the XYZ stage 14. This allows XY
The Z stage 14 follows the control signal of the control circuit 13
The operating needle 15 is roughly operated in a desired direction at a desired speed.

【0025】このようにして操作針15が所望する方向
に所望の速さで移動している状態から、操作針15の先
端が被検体19に接触すると、操作針15に接触力が作
用し、力センサ16に生じる振動歪み(振動振幅)が減
少する。これにより歪み検出回路22から出力される交
流信号の振幅も減少し、接触判定回路23では、振幅検
出回路232より抽出された交流成分の振幅から、比較
回路233により、その振幅が所定のレベル以下になっ
たことを判断する。
When the tip of the operating needle 15 comes into contact with the subject 19 from the state where the operating needle 15 is moving in the desired direction at the desired speed in this way, a contact force acts on the operating needle 15, Vibration distortion (vibration amplitude) generated in the force sensor 16 is reduced. As a result, the amplitude of the AC signal output from the distortion detection circuit 22 also decreases, and in the contact determination circuit 23, the amplitude of the AC component extracted by the amplitude detection circuit 232 is determined by the comparison circuit 233 so that the amplitude is below a predetermined level. Determine that

【0026】すると、接触判定回路23より可変ゲイン
アンプ12に対し「D」信号が出力され、可変ゲインア
ンプ12のゲインが、例えば、×1/100に設定され
る。
Then, the contact determination circuit 23 outputs a "D" signal to the variable gain amplifier 12, and the gain of the variable gain amplifier 12 is set to, for example, x1 / 100.

【0027】これにより、操作部11からの指示信号V
xyzは、×1/100になって制御回路13に入力さ
れ、制御回路13では、この時の指示信号(Vxyz×
1/100)に基づいて制御信号を生成し、XYZステ
ージ14に供給するようになり、XYZステージ14
は、制御回路13の制御信号に従って、操作針15を所
望する方向に低速度で微動作させることになる。
As a result, the instruction signal V from the operation unit 11
xyz becomes x1 / 100 and is input to the control circuit 13, and the control circuit 13 outputs an instruction signal (Vxyzx) at this time.
1/100) to generate a control signal and supply it to the XYZ stage 14.
According to the control signal of the control circuit 13, the operating needle 15 is finely moved at a low speed in a desired direction.

【0028】上述では、接触判定回路23の「D」信号
より可変ゲインアンプ12のゲインを×1/100に設
定したた場合を述べたが、×1/100〜×1/100
0の範囲で設定させるようにすれば、さらに低速で操作
針15の先端を移動させることができる。
Although the case where the gain of the variable gain amplifier 12 is set to x1 / 100 from the "D" signal of the contact determination circuit 23 has been described above, x1 / 100 to x1 / 100.
If the range is set to 0, the tip of the operating needle 15 can be moved at a lower speed.

【0029】従って、このようにすれば、操作針15に
対し加振信号発生器21より加振信号を与えるととも
に、力センサ16の歪みを歪み検出回路22で電気信号
として検出し、この電気信号から接触判定回路23によ
り交流成分を抽出し、この交流成分の振幅の変化から操
作針15と被検体19が接触してるか否かを判定し、こ
の判定結果から可変ゲインアンプ12のゲインを調整
し、XYZステージ14に対し操作針15の粗動作およ
び微動作を指示するようにしたので、操作針15が被検
体19に接触していない初期状態では、操作針15の先
端を所望する方向に所望の速さで粗動作させ、操作針1
5の先端が被検体19に接触すると、自動的に操作針1
5の移動速度が減速され微動作に移行させるようにで
き、従来の、操作者が押しボタンスイッチなどを操作す
ることで粗動または微動の移動速度を切替え変更するも
のと比べ、操作ミスを皆無にでき、操作ミスにより被検
体や操作針を破損を確実に防止できる。
Therefore, in this way, the vibration signal generator 21 gives a vibration signal to the operating needle 15, and the strain of the force sensor 16 is detected by the strain detection circuit 22 as an electric signal. The contact determination circuit 23 extracts an AC component from the above, determines whether or not the operating needle 15 and the subject 19 are in contact from the change in the amplitude of the AC component, and adjusts the gain of the variable gain amplifier 12 from the determination result. Since the coarse and fine movements of the operating needle 15 are instructed to the XYZ stage 14, the tip of the operating needle 15 is moved in a desired direction in the initial state where the operating needle 15 is not in contact with the subject 19. Coarse motion at the desired speed, operating needle 1
When the tip of 5 comes into contact with the subject 19, the operating needle 1 is automatically
The moving speed of No. 5 can be decelerated to shift to a fine operation, and there is no operation error as compared with the conventional method in which the operator operates the push button switch or the like to switch and change the moving speed of coarse or fine movement. Therefore, it is possible to reliably prevent the subject or the operating needle from being damaged by an operation error.

【0030】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施の形態の概略構成を示すもので、図1と同一部
分には、同符号を付している。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a schematic structure of a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0031】この場合、可変ゲインアンプ12に代えて
スイッチ回路31が設けられている。このスイッチ回路
31は、接触判定回路23からの「U」信号により接点
「a」を選択し、「D」信号により接点「b」を選択す
るようになっている。接点「a」には、制御回路13を
介してXYZステージ14が接続され、接点「b」に
は、新たに微動制御回路32を介して微動XYZステー
ジ33が接続されている。この場合、XYZステージ1
4は、制御回路13を介して操作部11からの指示信号
Vxyzがそのまま入力され、操作針15をXYZ方向
に粗動作させる。また、微動XYZステージ33は、微
動制御回路32により、×1/100〜×1/1000
の範囲でゲイン調整された指示信号Vxyzが入力さ
れ、操作針15を所望する方向に低速度で微動作させ
る。
In this case, a switch circuit 31 is provided instead of the variable gain amplifier 12. The switch circuit 31 is configured to select the contact “a” by the “U” signal from the contact determination circuit 23 and select the contact “b” by the “D” signal. The contact "a" is connected to the XYZ stage 14 via the control circuit 13, and the contact "b" is newly connected to the fine movement XYZ stage 33 via the fine movement control circuit 32. In this case, XYZ stage 1
The instruction signal Vxyz from the operation unit 11 is directly input to the controller 4 via the control circuit 13, and the operating needle 15 is roughly moved in the XYZ directions. Further, the fine movement XYZ stage 33 is controlled by the fine movement control circuit 32 so as to have a magnification of x1 / 100 to x1 / 1000.
The instruction signal Vxyz whose gain has been adjusted within the range is input, and the operation needle 15 is finely moved at a low speed in a desired direction.

【0032】このような構成とすると、操作針15が被
検体19に接触していない初期状態では、接触判定回路
23からの「U」信号により、スイッチ回路31の接点
「a」が選択され、XYZステージ14は、操作針15
を所望する方向に所望の速さで粗動作させる。また、操
作針15の先端が被検体19に接触し、接触判定回路2
3から「D」信号が出力されると、今度は、スイッチ回
路31の接点「b」が選択されるので、微動制御回路3
2からの制御信号(Vxyz×1/100〜×1/10
00)に基づいて、微動XYZステージ33は、操作針
15を所望する方向に微動作させる。
With such a configuration, in the initial state in which the operating needle 15 is not in contact with the subject 19, the contact "a" of the switch circuit 31 is selected by the "U" signal from the contact determination circuit 23, The XYZ stage 14 has the operating needle 15
Is roughly operated in a desired direction at a desired speed. Further, the tip of the operating needle 15 comes into contact with the subject 19, and the contact determination circuit 2
When the "D" signal is output from 3, the contact "b" of the switch circuit 31 is selected this time, so the fine movement control circuit 3
2 control signal (Vxyz × 1/100 to × 1/10
00), the fine movement XYZ stage 33 finely moves the operating needle 15 in a desired direction.

【0033】従って、このようにしても、操作針15が
被検体19に接触していない初期状態では、XYZステ
ージ14により操作針15を所望する方向に所望の速さ
で粗動作させ、操作針15の先端が被検体19に接触す
ると、自動的に微動XYZステージ33に切替え、操作
針15の移動速度を減速して微動作による低速移動させ
ることができるので、上述したと同様な効果を期待でき
るとともに、さらに操作針の粗動作および微動作の切替
えを確実に行なうことができる。
Therefore, even in this case, in the initial state in which the operating needle 15 is not in contact with the subject 19, the operating needle 15 is roughly moved in the desired direction at the desired speed by the XYZ stage 14, and the operating needle is moved. When the tip of 15 touches the subject 19, the fine movement XYZ stage 33 is automatically switched, and the movement speed of the operating needle 15 can be reduced to move at a low speed by a fine movement. Therefore, the same effect as described above is expected. In addition, it is possible to reliably switch between coarse and fine movements of the operating needle.

【0034】(第3の実施の形態)図4は、本発明の第
3の実施の形態の概略構成を示すもので、図1と同一部
分には、同符号を付している。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a schematic configuration of a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0035】この場合、歪み検出回路22の出力端子に
は、接触判定回路23とともに、ローパスフィルタ(L
PF)41が接続されている。このローパスフィルタ
(LPF)41は、歪み検出回路22から出力される信
号のDC成分を抽出し、操作針15が被検体19に接触
したときに生じる静的な歪みの成分を検出するものであ
る。この場合の静的な歪みの成分(DC成分)は、操作
針15が被検体19に接触している状態で生じる接触力
を示すもので、この接触力を検出することで、操作時に
働く力量を得ることができる。このローパスフィルタ
(LPF)41の出力信号の変位点から操作針15の被
検体19に対する接触を検出することも可能で、この変
位点の検出信号により操作針15の移動速度を減速し微
動作に切換えることも可能である。また、ローパスフィ
ルタ(LPF)41の出力信号から操作針15に加わる
力量を計測し、所定値を超えた場合に操作針15の移動
を停止させることもできる。
In this case, the output terminal of the distortion detecting circuit 22 is connected to the low-pass filter (L
PF) 41 is connected. The low-pass filter (LPF) 41 extracts the DC component of the signal output from the distortion detection circuit 22 and detects a static distortion component generated when the operating needle 15 contacts the subject 19. . The static strain component (DC component) in this case indicates a contact force generated when the operation needle 15 is in contact with the subject 19, and by detecting this contact force, the amount of force that is exerted during the operation. Can be obtained. It is also possible to detect the contact of the operating needle 15 with the subject 19 from the displacement point of the output signal of the low-pass filter (LPF) 41, and the movement speed of the operating needle 15 is reduced by the detection signal of this displacement point to perform a fine movement. It is also possible to switch. It is also possible to measure the amount of force applied to the operating needle 15 from the output signal of the low-pass filter (LPF) 41 and stop the movement of the operating needle 15 when the force exceeds a predetermined value.

【0036】従って、このようにすれば、操作針15や
被検体19に無理な力がかかることを防止できるので、
これら操作針15や被検体19の損傷を防ぐことがで
き、また、接触している時に働く接触力から被検体19
の弾性情報(例えば細胞の柔らかさなど)を得ることも
可能である。
Therefore, in this way, it is possible to prevent the operation needle 15 and the subject 19 from being subjected to excessive force.
It is possible to prevent the operating needle 15 and the subject 19 from being damaged, and the contact force exerted during the contact makes the subject 19
It is also possible to obtain elasticity information (eg, cell softness).

【0037】(第4の実施の形態)図5は、本発明の第
4の実施の形態の概略構成を示すもので、図1と同一部
分には、同符号を付している。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a schematic structure of a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0038】この場合、可変ゲインアンプ12と制御回
路13との間に、さらに可変ゲインアンプ51が挿入さ
れ、また、歪み検出回路22の出力端子に、接触判定回
路23とともに、ローパスフィルタ(LPF)52が接
続され、このローパスフィルタ(LPF)52の出力が
可変ゲインアンプ51に接続されている。
In this case, the variable gain amplifier 51 is further inserted between the variable gain amplifier 12 and the control circuit 13, and the output terminal of the distortion detection circuit 22 together with the contact determination circuit 23 is a low pass filter (LPF). 52 is connected, and the output of the low pass filter (LPF) 52 is connected to the variable gain amplifier 51.

【0039】ローパスフィルタ(LPF)52は、第3
の実施の形態で述べたローパスフィルタ(LPF)41
と同様なもので、操作針15が被検体19に接触したと
きに生じる静的な歪みの成分を検出するものである。ま
た、可変ゲインアンプ51は、ローパスフィルタ(LP
F)52の出力に基づいて、例えば、×1〜×1/10
0(このゲイン設定値は、ここで挙げたものに限らず、
用途に応じて変更するのが望ましい。)の範囲でゲイン
を与えるものである。つまり、ここでの可変ゲインアン
プ51は、上述した可変ゲインアンプ12とは異なり、
ローパスフィルタ(LPF)52の出力に基づいて×1
〜×1/100の範囲でほぼ連続してゲインを変更する
ことができるもので、ローパスフィルタ(LPF)52
の出力が大きくなるに従って可変ゲインアンプ12のゲ
インが小さくなるようにする。
The low pass filter (LPF) 52 has a third
Low-pass filter (LPF) 41 described in the embodiment
This is the same as the above, and detects a static strain component generated when the operating needle 15 comes into contact with the subject 19. The variable gain amplifier 51 is a low-pass filter (LP
F) based on the output of 52, for example, x1 to x1 / 10
0 (This gain setting value is not limited to those listed here,
It is desirable to change according to the application. ) Gives the gain in the range. That is, the variable gain amplifier 51 here is different from the variable gain amplifier 12 described above.
× 1 based on the output of low-pass filter (LPF) 52
The gain can be changed almost continuously in the range of up to × 1/100, and the low pass filter (LPF) 52
The gain of the variable gain amplifier 12 becomes smaller as the output of the above becomes larger.

【0040】なお、ローパスフィルタ(LPF)52の
出力と可変ゲインアンプ51のゲインの関係は、基本的
には、図6に示すように線形であればよいが、操作針1
5や被検体19の種類、或いは、操作内容によっては、
図7または図8に示すような関係にすることが必要であ
る。例えば、操作針15や被検体19が比較的傷がつき
にくい、金属やガラスなどの場合は、図7に示すように
ローパスフィルタ(LPF)52の出力がある程度大き
くなった時点から可変ゲインアンプ51のゲインを小さ
くすればよく、逆に被検体19が細胞などの傷つきやす
い生体試料の場合は、図8に示すようにローパスフィル
タ(LPF)52の出力が、充分に小さい時点から可変
ゲインアンプ51のゲインを小さくするようにすればよ
い。
The relationship between the output of the low-pass filter (LPF) 52 and the gain of the variable gain amplifier 51 may be basically linear as shown in FIG.
5, depending on the type of the subject 19 or the operation content,
It is necessary to establish the relationship as shown in FIG. 7 or FIG. For example, when the operating needle 15 and the subject 19 are relatively scratch-resistant and are made of metal or glass, as shown in FIG. 7, the variable gain amplifier 51 starts when the output of the low-pass filter (LPF) 52 becomes large to some extent. If the subject 19 is a biological sample such as a cell that is easily damaged, as shown in FIG. 8, the output of the low-pass filter (LPF) 52 is small enough from the point where the variable gain amplifier 51 is sufficiently small. The gain of should be reduced.

【0041】従って、このようにすれば、ローパスフィ
ルタ(LPF)52により接触力を検出し、この接触力
の大きさに基づいて可変ゲインアンプ51により指示信
号(Vxyz)のゲインを変更するようにしたので、操
作針15や被検体19に無理な力がかかることを自動的
に防止することができ、これら操作針15や被検体19
の損傷を防ぐことができる。
Therefore, in this way, the contact force is detected by the low-pass filter (LPF) 52, and the gain of the instruction signal (Vxyz) is changed by the variable gain amplifier 51 based on the magnitude of this contact force. Therefore, it is possible to automatically prevent the operation needle 15 and the subject 19 from being subjected to an unreasonable force.
Can prevent damage.

【0042】(第5の実施の形態)図9は、本発明の第
5の実施の形態の概略構成を示すもので、図5と同一部
分には、同符号を付している。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

【0043】この場合、第2の実施の形態で述べたと同
様に、可変ゲインアンプ12に代えて、接触判定回路2
3の「U」信号により接点「a」を選択し、「D」信号
により接点「b」を選択するスイッチ回路61が設けら
れている。接点「a」には、制御回路13を介してXY
Zステージ14が接続され、接点「b」には、可変ゲイ
ンアンプ51が接続され、この可変ゲインアンプ51に
微動制御回路62を介して微動XYZステージ63が接
続されている。
In this case, as in the second embodiment, the contact determination circuit 2 is used instead of the variable gain amplifier 12.
A switch circuit 61 for selecting the contact "a" by the "U" signal of No. 3 and the contact "b" by the "D" signal is provided. XY is connected to the contact “a” via the control circuit 13.
The Z stage 14 is connected, a variable gain amplifier 51 is connected to the contact “b”, and a fine movement XYZ stage 63 is connected to the variable gain amplifier 51 via a fine movement control circuit 62.

【0044】このようにすると、操作針15が被検体1
9に接触していない初期状態では、操作部11からの指
示信号Vxyzは、スイッチ回路61の接点「a」より
制御回路13を通して、そのままXYZステージ14に
出力され、操作針15をXYZ方向に粗動作させる。ま
た、操作針15が被検体19に接触されると、操作部1
1からの指示信号Vxyzは、スイッチ回路61の接点
「b」より可変ゲインアンプ51に送られ、ここでロー
パスフィルタ(LPF)52の出力に基づいて、×1〜
×1/100の範囲で連続してゲインが変更され、微動
制御回路32を通して微動XYZステージ33に出力さ
れ、操作針15は、可変ゲインアンプ51でのゲインに
基づいて低速度で微動作される。
In this way, the operating needle 15 is attached to the subject 1
In the initial state in which the operation unit 11 is not in contact with the instruction signal Vxyz, the instruction signal Vxyz from the operation unit 11 is directly output to the XYZ stage 14 through the control circuit 13 from the contact “a” of the switch circuit 61, and the operation needle 15 is moved in the XYZ directions. To operate. When the operation needle 15 is brought into contact with the subject 19, the operation unit 1
The instruction signal Vxyz from 1 is sent from the contact “b” of the switch circuit 61 to the variable gain amplifier 51, where x1 to x1 based on the output of the low-pass filter (LPF) 52.
The gain is continuously changed within a range of × 1/100, is output to the fine movement XYZ stage 33 through the fine movement control circuit 32, and the operating needle 15 is finely operated at a low speed based on the gain of the variable gain amplifier 51. .

【0045】このようにしても、第4の実施の形態と同
様な効果を期待できる。
Even in this case, the same effect as that of the fourth embodiment can be expected.

【0046】(第6の実施の形態)図10は、本発明の
第6の実施の形態の概略構成を示すもので、図5と同一
部分には、同符号を付している。
(Sixth Embodiment) FIG. 10 shows a schematic structure of a sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

【0047】この場合、ローパスフィルタ(LPF)5
2と可変ゲインアンプ51との間に挿入判定回路71が
挿入されている。
In this case, the low pass filter (LPF) 5
An insertion determination circuit 71 is inserted between the variable gain amplifier 51 and the variable gain amplifier 51.

【0048】挿入判定回路71は、操作針15が被検体
19に接触したときに生じる静的な歪みの成分を検出す
るローパスフィルタ(LPF)52からの出力より被検
体19内部に操作針15が挿入されたか否かを判断し、
被検体19への挿入を判断すると、可変ゲインアンプ5
1のゲインを強制的に変更(低く)するものである。
The insertion determination circuit 71 detects that the operating needle 15 is inside the subject 19 based on the output from the low-pass filter (LPF) 52 that detects a static distortion component generated when the operating needle 15 contacts the subject 19. Judge whether it has been inserted,
When the insertion into the subject 19 is determined, the variable gain amplifier 5
The gain of 1 is forcibly changed (lowered).

【0049】つまり、被検体19が生体試料のような場
合、操作針15が細胞膜を貫通するには、一瞬にある一
定以上の速度が必要(なぜなら、細胞膜は柔らかく弾性
力があるため、ある程度のスピードが要求される。)
で、貫通後は挿入前の速度に減速することが望ましい。
That is, when the subject 19 is a biological sample, the operating needle 15 needs a certain speed or more for a moment to penetrate the cell membrane (because the cell membrane is soft and has elastic force, it is to some extent). Speed is required.)
Therefore, it is desirable to reduce the speed to the speed before insertion after penetration.

【0050】この場合、操作針15を細胞膜に挿入する
時のローパスフィルタ(LPF)52の出力(操作針1
5にかかる反力)の変化は、図11に示すように操作針
15の被検体19への接触開始点aから細胞膜を貫通す
る貫通開始点bまでは、ローパスフィルタ(LPF)5
2の出力の増加とともに、操作針15にあるレベル以上
の反力が作用し、細胞膜を貫通するやいなや貫通終了点
cに向けてローパスフィルタ(LPF)52の出力は急
激に減少し、瞬時に反力は減少する。
In this case, the output of the low-pass filter (LPF) 52 when the operating needle 15 is inserted into the cell membrane (the operating needle 1
As shown in FIG. 11, the change in the reaction force (5) from the contact start point a of the operating needle 15 to the subject 19 to the penetration start point b of penetrating the cell membrane is low pass filter (LPF) 5
As the output of 2 increases, the reaction force of a certain level or more acts on the operating needle 15, and as soon as it penetrates the cell membrane, the output of the low-pass filter (LPF) 52 rapidly decreases toward the penetration end point c, and the reaction is instantaneously reflected. The power decreases.

【0051】挿入判定回路71は、このような反力の変
化をモニタしており、この反力があるレベル以上になる
と待機モードに入り、そして、一度あるレベル以上にな
った反力が、そのレベルを下回ったとすると、操作針1
5が被検体19内部に挿入されたと判断し、可変ゲイン
アンプ51のゲインを強制的に低くするように変更す
る。
The insertion determining circuit 71 monitors such a change in the reaction force, and when the reaction force exceeds a certain level, the standby mode is entered, and the reaction force once exceeding a certain level is If it falls below the level, operating needle 1
5 is determined to have been inserted into the subject 19, and the gain of the variable gain amplifier 51 is forcibly reduced.

【0052】このようにすれば、挿入判定回路71によ
り細胞膜のような被検体19内に挿入されたことを検出
することで、可変ゲインアンプ51のゲインを強制的に
変更できるようにしたので、さらに精度よく被検体の損
傷を確実に防止できる (第7の実施の形態)図12は、本発明の第7の実施の
形態の概略構成を示すもので、図9と同一部分には、同
符号を付している。
In this way, the insertion determination circuit 71 detects that the object 19 such as a cell membrane is inserted, and the gain of the variable gain amplifier 51 can be forcibly changed. FIG. 12 shows a schematic configuration of the seventh embodiment of the present invention, in which damage to the subject can be prevented more accurately and reliably (seventh embodiment). The code is attached.

【0053】この場合も、ローパスフィルタ(LPF)
52と可変ゲインアンプ51との間に挿入判定回路71
が挿入されている。
Also in this case, the low-pass filter (LPF)
Insertion determination circuit 71 between 52 and variable gain amplifier 51
Has been inserted.

【0054】このようにしても、第6の実施の形態と同
様な効果を期待できる。
Even in this case, the same effect as that of the sixth embodiment can be expected.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、操作
針の移動速度を状況に応じて自動調整できるので、被検
体や操作針の損傷を確実に防止できるマイクロマニピュ
レータを提供できる。
As described above, according to the present invention, since the moving speed of the operating needle can be automatically adjusted according to the situation, it is possible to provide a micromanipulator capable of reliably preventing damage to the subject or the operating needle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態で用いられる接触判定回路の
概略構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a contact determination circuit used in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図6】第4の実施の形態を説明するためのローパスフ
ィルタ(LPF)の出力と可変ゲインアンプのゲインの
関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the output of a low-pass filter (LPF) and the gain of a variable gain amplifier for explaining the fourth embodiment.

【図7】第4の実施の形態を説明するためのローパスフ
ィルタ(LPF)の出力と可変ゲインアンプのゲインの
関係を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the output of a low-pass filter (LPF) and the gain of a variable gain amplifier for explaining the fourth embodiment.

【図8】第4の実施の形態を説明するためのローパスフ
ィルタ(LPF)の出力と可変ゲインアンプのゲインの
関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the output of a low-pass filter (LPF) and the gain of a variable gain amplifier for explaining the fourth embodiment.

【図9】本発明の第5の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】第6の実施の形態を説明するための操作針を
細胞膜に挿入する時のローパスフィルタ(LPF)の出
力の変化を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a change in output of a low-pass filter (LPF) when inserting an operating needle into a cell membrane for explaining the sixth embodiment.

【図12】本発明の第7の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…操作部 12…可変ゲインアンプ 13…制御回路 14…XYZステージ 15…操作針 16…力センサ 17…圧電素子 18…ホルダ 19…被検体 20…試料台 21…加振信号発生器 22…歪み検出回路 23…接触判定回路 231…ハイパスフィルタ(HPF) 232…振幅検出回路 233…比較回路 31…スイッチ回路 32…微動制御回路 33…微動XYZステージ 51…可変ゲインアンプ 61…スイッチ回路 62…微動制御回路 63…微動XYZステージ 71…挿入判定回路 11 ... Operation unit 12 ... Variable gain amplifier 13 ... Control circuit 14 ... XYZ stage 15 ... Operating needle 16 ... Force sensor 17 ... Piezoelectric element 18 ... Holder 19 ... Subject 20 ... Sample stand 21 ... Excitation signal generator 22 ... Distortion detection circuit 23 ... Contact determination circuit 231 ... High-pass filter (HPF) 232 ... Amplitude detection circuit 233 ... Comparison circuit 31 ... Switch circuit 32 ... Fine movement control circuit 33 ... Fine movement XYZ stage 51 ... Variable gain amplifier 61 ... Switch circuit 62 ... Fine control circuit 63 ... Fine movement XYZ stage 71 ... Insertion determination circuit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 操作針を用いて被検体を微細操作するマ
イクロマニピュレータにおいて、 前記操作針の操作を指示する指示信号を入力する入力手
段と、 前記指示信号に基づいて前記操作針を動作させる操作針
駆動手段と、 前記被検体に対する接触状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出出力に応じて前記操作針駆動手段に
よる前記操作針の微動作または粗動作を制御する制御手
段とを具備したことを特徴とするマイクロマニピュレー
タ。
1. A micromanipulator for finely manipulating a subject by using an operating needle, an input means for inputting an instruction signal for instructing an operation of the operating needle, and an operation for operating the operating needle based on the instruction signal. A needle driving unit, a detecting unit that detects a contact state with respect to the subject, and a control unit that controls a fine movement or a rough movement of the operating needle by the operating needle driving unit according to a detection output of the detecting unit. A micromanipulator characterized by the above.
【請求項2】 前記検出手段は、前記操作針に作用する
力を検出する力センサと前記操作針に所定の振動を加え
る加振手段とを備え、前記加振手段により加振された該
力センサの検出出力の交流成分を抽出する交流成分抽出
手段を更に備え、前記制御手段は、前記交流成分抽出手
段で抽出された交流成分から前記接触状態を判定し、こ
の判定結果に基づいて前記操作針駆動手段の粗動作また
は微動作を制御することを特徴とする請求項1記載のマ
イクロマニピュレータ。
2. The detecting means comprises a force sensor for detecting a force acting on the operating needle and a vibrating means for applying a predetermined vibration to the operating needle, and the force vibrated by the vibrating means. The control means further comprises an AC component extracting means for extracting an AC component of the detection output of the sensor, the control means determines the contact state from the AC component extracted by the AC component extracting means, and performs the operation based on the determination result. The micromanipulator according to claim 1, which controls a coarse operation or a fine operation of the needle driving means.
【請求項3】 前記操作針駆動手段は、前記操作針を粗
動作させる粗動作用駆動手段と微動作させる微動作用駆
動手段とを備え、前記制御手段は前記検出手段の検出出
力に応じて前記粗動作用駆動手段と前記微動作用駆動手
段の一方を選択駆動させることを特徴とする請求項1ま
たは2記載のマイクロマニピュレータ。
3. The operation needle drive means includes a coarse operation drive means for coarsely operating the operation needle and a fine operation drive means for finely operating the operation needle, and the control means is responsive to the detection output of the detection means. 3. The micromanipulator according to claim 1, wherein one of the coarse operation drive means and the fine operation drive means is selectively driven.
【請求項4】 前記制御手段は、前記入力手段からの指
示信号に対してゲイン値を設定可能にしたことを特徴と
する請求項1または2記載のマイクロマニピュレータ。
4. The micromanipulator according to claim 1, wherein the control means can set a gain value with respect to an instruction signal from the input means.
【請求項5】 前記制御手段は、前記力センサの検出出
力からDC成分を抽出し、前記操作針に作用する力に応
じて前記入力手段からの指示信号に対してゲイン値を変
更することを特徴とする請求項2記載のマイクロマニピ
ュレータ。
5. The control means extracts a DC component from the detection output of the force sensor, and changes the gain value with respect to the instruction signal from the input means according to the force acting on the operating needle. The micromanipulator according to claim 2, which is characterized in that.
【請求項6】 前記制御手段は、前記力センサの検出出
力から前記操作針の前記被検体内部への挿入時を判断
し、前記被検体の外皮を貫通させるため一瞬前記操作針
の移動速度を高め、この操作針が前記外皮を突き破った
ときに前記操作針の移動速度を挿入前の速度に減速させ
ることを特徴とする請求項2記載のマイクロマニピュレ
ータ。
6. The control means determines from the detection output of the force sensor when the operating needle is inserted into the inside of the subject, and the movement speed of the operating needle is momentarily changed to penetrate the outer skin of the subject. 3. The micromanipulator according to claim 2, wherein when the operating needle breaks through the outer skin, the moving speed of the operating needle is reduced to the speed before insertion.
【請求項7】 前記力センサの検出出力からDC成分を
抽出し、前記操作針の前記被検体への挿入力から被検体
の弾性情報を求めることを特徴とする請求項2記載のマ
イクロマニピュレータ。
7. The micromanipulator according to claim 2, wherein the DC component is extracted from the detection output of the force sensor, and the elasticity information of the subject is obtained from the insertion force of the operating needle into the subject.
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