JP2007127974A - Micromanipulator - Google Patents

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直人 望月
Kindo Yoda
欽道 依田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromanipulator capable of easily and appropriately manipulating a minute object without complicating the entire part of the device. <P>SOLUTION: The micromanipulator 1 is equipped with an XY stage 42 for placement of cells, and a first manipulation unit 3 and a second manipulation unit 4 for manipulating the cells. The first manipulation unit 3 has a handling section 34 for manipulating the cells, an XY driving section 31 for moving the handling section 34 in X, Y directions and a Z driving section 33 supported by the XY driving section 31 to move the handling section 34 in a Z direction. The second manipulation unit 4 has the handling section 44 for manipulating the cells, an XY driving section 41 for moving the XY stage 42 in in X, Y directions and a Z driving section 43 for moving the handling section 44 in a Z direction. The manipulation functions are different for the handling sections 34, 44 with the first and second manipulation units. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はマイクロマニピュレータに係り、特に、ステージ上の微小物体を2つの操作子で操作するためのマイクロマニピュレータに関する。   The present invention relates to a micromanipulator, and more particularly to a micromanipulator for operating a minute object on a stage with two operators.

従来、例えば、微小部品の組立や細胞操作等にマイクロマニピュレータが用いられている。一般に、マイクロマニピュレータは、微小物体を操作するために、操作子を移動させる機構を有しており(例えば、特許文献1参照)、操作する対象物が微小なため、マイクロマニピュレータによる操作は、肉眼による顕微鏡視野下や、顕微鏡に取り付けられたカメラを介してディスプレイ等のモニタに出力された画像を参照して行われる(例えば、特許文献2参照)。また、微小物体の操作性(取扱い作業性)の向上を図るため、X、Y、Zの3方向の移動機構を有する2台のマイクロマニピュレータを顕微鏡の光軸を中心にして対称位置(両側)に配設し、双腕(2つの操作子)で微小物体を操作することが一般的であった。   Conventionally, for example, micromanipulators have been used for assembling micro parts and operating cells. In general, a micromanipulator has a mechanism for moving an operation element in order to operate a minute object (see, for example, Patent Document 1). Since an object to be operated is minute, an operation by the micromanipulator is performed with the naked eye. Is performed with reference to an image output to a monitor such as a display under a microscope field of view or via a camera attached to the microscope (see, for example, Patent Document 2). In addition, in order to improve the operability (handling workability) of a minute object, two micromanipulators having a moving mechanism in three directions of X, Y, and Z are positioned symmetrically about the optical axis of the microscope (both sides). It is common to operate a minute object with two arms (two operating elements).

このようなマイクロマニピュレータによる操作では、操作対象の微小物体を顕微鏡下の操作しやすい位置に移動する場合には、2台のマイクロマニピュレータとは別にXYステージを使用して移動するか、操作者自身の手で微小物体を移動するかしている。また、マイクロマニピュレータの操作中に微小物体が静電気力等により操作子に付着すると、微小物体の操作に支障が生じるため、付着した微小物体を、操作子を振動させる等により脱離させることが必要となる。更に、微小物体には、操作する向きにより損傷や操作の困難性を生じることがあるため、操作子の向きをマニュアルで調整している。   In such an operation using a micromanipulator, when a micro object to be operated is moved to a position where it can be easily operated under a microscope, it is moved using an XY stage separately from the two micromanipulators, or the operator himself I move a small object with my hand. In addition, if a minute object adheres to the operation element due to electrostatic force or the like during operation of the micromanipulator, the operation of the minute object may be hindered. Therefore, it is necessary to detach the adhered minute object by vibrating the operation element. It becomes. Furthermore, since the minute object may be damaged or difficult to operate depending on the direction of operation, the direction of the operation element is manually adjusted.

特開平8−168979号公報JP-A-8-168979 特開平4−303810号公報JP-A-4-303810

しかしながら、従来のように2台のマイクロマニピュレータを用いた場合には、それぞれのマイクロマニピュレータの操作に加えて、XYステージの操作が必要なため、微小物体の操作が煩雑となるうえに、装置全体が複雑になってしまう。また、操作に伴う微小物体の損傷等を防止するために、微小物体や操作子等の向きを調整することが重要となる。更に、従来のマイクロマニピュレータでは、微小物体の操作にガラス製キャピラリや把持用ツールが用いられているが、操作する機能に制限があるため、複数の操作機能に対応できるマイクロマニピュレータが求められている。   However, when two micromanipulators are used as in the prior art, the operation of the XY stage is required in addition to the operation of each micromanipulator, so that the operation of a minute object becomes complicated and the entire apparatus Becomes complicated. Also, in order to prevent damage to the minute object due to the operation, it is important to adjust the orientation of the minute object, the operation element, and the like. Furthermore, in conventional micromanipulators, glass capillaries and gripping tools are used for the operation of minute objects. However, there is a demand for micromanipulators that can handle a plurality of operation functions because of limited operation functions. .

本発明は上記事案に鑑み、装置全体を複雑にすることなく微小物体を容易かつ適切に操作することができるマイクロマニピュレータを提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a micromanipulator that can easily and appropriately operate a minute object without complicating the entire apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、微小物体を載置するための移動ステージと、前記移動ステージの近傍に配置され、前記微小物体を操作するための第1操作子をX及びY方向に移動させる第1移動手段と、前記第1移動手段に支持され、前記第1操作子をZ方向に移動させる第2移動手段とを有する第1操作ユニットと、前記移動ステージの近傍であって前記第1操作ユニットとは異なる位置に配置され、前記移動ステージをX及びY方向に移動させる第3移動手段と、微小物体を操作するための第2操作子をZ方向に移動させる第4移動手段とを有する第2操作ユニットと、を備える。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a moving stage for placing a minute object, and a first operation element arranged in the vicinity of the moving stage for operating the minute object in X and Y directions. A first operating unit having a first moving unit for moving the first operating unit; a second moving unit supported by the first moving unit for moving the first operating element in the Z direction; and A fourth movement that is arranged at a position different from the first operation unit, moves the moving stage in the X and Y directions, and moves a second operation element for operating the minute object in the Z direction. A second operating unit having means.

本発明では、微小物体が移動ステージに載置される。第2操作ユニットの第3移動手段により、微小物体が載置された移動ステージがX及びY方向に移動され、しかる後に、第1操作ユニットの第1操作子が、第1移動手段によりX及びY方向に移動され、第2移動手段によりZ方向に移動されることで、微小物体に対する第1操作子の先端部が3方向の自由度で位置付けられ、第2操作ユニットの第2操作子が第4移動手段によりZ方向に移動され、微小物体に対する第2操作子の先端部が位置付けられる。   In the present invention, the minute object is placed on the moving stage. The moving stage on which the minute object is placed is moved in the X and Y directions by the third moving means of the second operating unit, and then the first operating element of the first operating unit is moved by X and By moving in the Y direction and moving in the Z direction by the second moving means, the tip of the first operating element with respect to the minute object is positioned with three degrees of freedom, and the second operating element of the second operating unit is Moved in the Z direction by the fourth moving means, the tip of the second operating element with respect to the minute object is positioned.

本発明において、第3移動手段は入力されたX及びY方向の変位を合成して拡大乃至縮小するパンタグラフ機構を有しており、該パンタグラフ機構の出力側に移動ステージが固着されているようにしてもよい。また、第1操作ユニットは、更に、第1操作子の先端部を中心として該第1操作子がXY平面上で回動するように姿勢方向を変更する第1姿勢変更手段を有していることが好ましい。   In the present invention, the third moving means has a pantograph mechanism that synthesizes and enlarges or reduces the input displacements in the X and Y directions, and the moving stage is fixed to the output side of the pantograph mechanism. May be. The first operation unit further includes first posture changing means for changing the posture direction so that the first manipulator rotates on the XY plane around the tip of the first manipulator. It is preferable.

また、第1及び第2操作子は第2及び第4移動手段にそれぞれ着脱可能に軸支されているようにしてもよい。第1及び第2操作ユニットの少なくとも一方は、更に、第1及び第2操作子が軸支された軸を中心として該第1及び第2操作子が回動するように姿勢方向を変更する第2姿勢変更手段を有していることが好ましい。この場合に、第1及び第2操作子は、複数種の操作子の中から選択され着脱可能なことが望ましい。また、複数種の操作子が基部から先端部までの長さが同じに設定されていることが好ましい。   Further, the first and second operating elements may be pivotally supported by the second and fourth moving means so as to be detachable. At least one of the first and second operating units further changes a posture direction so that the first and second operating elements rotate about an axis on which the first and second operating elements are pivotally supported. It is preferable to have two posture change means. In this case, it is desirable that the first and second operating elements are selected from a plurality of types of operating elements and are detachable. Moreover, it is preferable that the lengths from the base part to the tip part are set to be the same for the plural types of operation elements.

また、第1及び第2操作ユニットは、更に、第1及び第2操作子にそれぞれ衝撃を付与する衝撃付与手段を有していることが好ましい。この衝撃付与手段は、第1及び第2操作子をそれぞれ係止する係止部材と、第1及び第2操作子にそれぞれ付勢力を付与する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗する駆動力を第1及び第2操作子に付与するそれぞれのアクチュエータと、アクチュエータの駆動力で駆動された第1及び第2操作子をそれぞれ当接させるための当接部材とを有し、付勢部材の付勢力で係止部材に係止された第1及び第2操作子をアクチュエータの駆動力で係止部材から離間させ、当接部材に第1及び第2操作子を衝突させることにより第1及び第2操作子にそれぞれ衝撃を付与するようにしてもよい。   Moreover, it is preferable that the first and second operation units further include impact applying means for applying an impact to the first and second operation elements, respectively. The impact applying means includes a locking member that locks the first and second operating elements, an urging member that applies an urging force to the first and second operating elements, and an urging force of the urging member. Each actuator for applying a driving force to the first and second operating elements, and a contact member for contacting the first and second operating elements driven by the driving force of the actuator. The first and second operating elements locked to the locking member by the biasing force of the biasing member are separated from the locking member by the driving force of the actuator, and the first and second operating elements collide with the contact member. You may make it give an impact to a 1st and 2nd operation element, respectively.

本発明によれば、第1操作ユニットと第2操作ユニットとでは、第1及び第2操作子に対する操作機能が異なるため、移動ステージに載置された微小物体に対して操作しやすい操作ユニットで第1又は第2操作子を操作することができるので、微小物体を適切に操作することができる、という効果を得ることができる。   According to the present invention, the first operation unit and the second operation unit have different operation functions with respect to the first and second operation elements. Therefore, the operation unit can be operated easily with respect to a minute object placed on the moving stage. Since the first or second operator can be operated, an effect that the minute object can be appropriately operated can be obtained.

以下、図面を参照して、本発明に係るマイクロマニピュレータを、微小物体としての細胞を操作するための微小物体ハンドリングシステムに適用した実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a micromanipulator according to the present invention is applied to a minute object handling system for operating a cell as a minute object will be described with reference to the drawings.

(構成)
図1に示すように、本実施形態の微小物体ハンドリングシステム200は、定盤2に固定され細胞を操作するためのマイクロマニピュレータ1と、細胞を目視するための顕微鏡5と、パーソナルコンピュータ(以下、PCと略記する。)6と、PC6のスレーブ(奴隷)コンピュータとしてマイクロマニピュレータ1を制御する、プログラマブル・ロジック・コントローラ(以下、PLCと略記する。)等を内蔵したコントロールボックス8と、を備えている。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, a micro object handling system 200 according to the present embodiment includes a micromanipulator 1 that is fixed to a surface plate 2 for manipulating cells, a microscope 5 for visually observing cells, a personal computer (hereinafter referred to as “manipulator”). 6) and a control box 8 with a built-in programmable logic controller (hereinafter abbreviated as PLC) that controls the micromanipulator 1 as a slave computer of the PC 6. Yes.

PC6には、コントロールボックス8との入出力ケーブル、液晶表示等のモニタ7への出力ケーブル及び顕微鏡5に装着されたCCDカメラ55からの入力ケーブルが接続されている。コントロールボックス8には、マイクロマニピュレータ1に対する作動信号を送信するための接続ケーブル8aが接続されていると共に、ジョイスティックや十字ボタン等を有しコントロールボックス8のPLCに命令を与えるためのコントローラ(入力装置)9が接続されている。従って、微小物体ハンドリングシステム200のオペレータは、モニタ7を介して移動ステージとしてのXYステージ42に載置された細胞10を目視することができる。   An input / output cable to / from the control box 8, an output cable to the monitor 7 such as a liquid crystal display, and an input cable from the CCD camera 55 attached to the microscope 5 are connected to the PC 6. The control box 8 is connected to a connection cable 8a for transmitting an operation signal to the micromanipulator 1, and has a joystick, a cross button, etc., and a controller (input device) for giving a command to the PLC of the control box 8. ) 9 is connected. Therefore, the operator of the minute object handling system 200 can visually observe the cell 10 placed on the XY stage 42 as a moving stage via the monitor 7.

図2に示すように、コントロールボックス8に内蔵されたPLCは、CPU、ROM、RAMの他に、D/Aコンバータ、A/Dコンバータ等を有して構成されている。PLCは、ROMに格納されたプログラム及びプログラムデータにしたがって、PC6から基本動作命令を受信すると共に、PC6に登録商標イーサネット(Ethernet)を介してエンコーダ等で検出したデータや種々のアクチュエータのステータスを送信する。更に、PLCは、コントローラ9から入力された命令を各アクチュエータ制御信号に変換して接続ケーブル8aを介してマイクロマニピュレータ1に送信するための各アクチュエータ制御部を有している。   As shown in FIG. 2, the PLC built in the control box 8 includes a D / A converter, an A / D converter, and the like in addition to the CPU, ROM, and RAM. The PLC receives basic operation commands from the PC 6 according to the program and program data stored in the ROM, and transmits data detected by an encoder and the like and various actuator statuses to the PC 6 via the registered Ethernet (Ethernet). To do. Further, the PLC has each actuator control unit for converting a command input from the controller 9 into each actuator control signal and transmitting it to the micromanipulator 1 via the connection cable 8a.

図3に示すように、マイクロマニピュレータ1は、マイクロマニピュレータ1により操作される細胞10を載置するためのXYステージ42、CCDカメラ55が装着された顕微鏡5、XYステージ42に載置された細胞10を顕微鏡5の両側から操作するための第1操作ユニット3及び第2操作ユニット4を備えている。第1操作ユニット3には接続ケーブル8aが接続されている。   As shown in FIG. 3, the micromanipulator 1 includes an XY stage 42 for placing cells 10 operated by the micromanipulator 1, a microscope 5 equipped with a CCD camera 55, and cells placed on the XY stage 42. A first operation unit 3 and a second operation unit 4 for operating 10 from both sides of the microscope 5 are provided. A connection cable 8 a is connected to the first operation unit 3.

図3及び図4に示すように、マイクロマニピュレータ1は、上述した定盤2に固定される基台21を有している。顕微鏡5は、下側が基台21の中央部に固定されたXYステージ42と、XYステージ42側にズームレンズ52を装着した鏡筒と、鏡筒の上部に装着されたCCDカメラ55とで構成されている。鏡筒は、細胞10に焦点を合わせるため、基台21に固定された支柱に上下方向にスライド可能に摺接している。図5に示すように、XYステージ42は、基台21に固定されたベース423を有している。ベース423の上面にはY方向と平行な2本のY方向スライドレールが配設されており、Y方向スライドレールにはY方向ステージ422の下面に配設された2つのスライダが摺接している。Y方向ステージ422の上面にはX方向と平行な2本のX方向スライドレールが配設されており、X方向スライドレールにはX方向ステージ421の下面に配設された2つのスライダが摺接している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the micromanipulator 1 has a base 21 that is fixed to the surface plate 2 described above. The microscope 5 includes an XY stage 42 whose lower side is fixed to the center portion of the base 21, a lens barrel having a zoom lens 52 mounted on the XY stage 42 side, and a CCD camera 55 mounted on the upper portion of the lens barrel. Has been. In order to focus on the cell 10, the lens barrel is in sliding contact with a support fixed to the base 21 so as to be slidable in the vertical direction. As shown in FIG. 5, the XY stage 42 has a base 423 fixed to the base 21. Two Y-direction slide rails parallel to the Y direction are disposed on the upper surface of the base 423, and two sliders disposed on the lower surface of the Y-direction stage 422 are in sliding contact with the Y-direction slide rail. . Two X-direction slide rails parallel to the X direction are disposed on the upper surface of the Y-direction stage 422, and two sliders disposed on the lower surface of the X-direction stage 421 are in sliding contact with the X-direction slide rail. ing.

第1操作ユニット3は、大別して、細胞10を操作する第1操作子としてのハンドリング部34と、ハンドリング部34をX方向、Y方向に移動させる(後述するX方向アクチュエータ311、Y方向アクチュエータ312)第1移動手段としてのXY駆動部31と、ハンドリング部34をZ方向に移動させる(後述するZ方向アクチュエータ331)第2移動手段としてのZ駆動部33と、で構成されている。XY駆動部31は、ハンドリング部34の先端部(後述する把持指341)を中心としてハンドリング部34をXY平面上で回動(厳密には回転揺動機構における揺動に相当するため、以下、揺動という。)させXYステージ42に載置された細胞10に対するハンドリング部34の姿勢方向を変更する第1姿勢変更手段としての後述するθzアクチュエータ315を有している。   The first operation unit 3 is roughly divided into a handling unit 34 as a first operator for operating the cell 10, and the handling unit 34 is moved in the X direction and the Y direction (an X direction actuator 311 and a Y direction actuator 312 described later). ) An XY driving unit 31 as a first moving unit, and a Z driving unit 33 as a second moving unit are configured to move the handling unit 34 in the Z direction (a Z-direction actuator 331 described later). The XY drive unit 31 rotates the handling unit 34 on the XY plane around the distal end (a gripping finger 341 described later) of the handling unit 34 (strictly speaking, this corresponds to the swinging of the rotary swinging mechanism. It has a θz actuator 315 to be described later as first posture changing means for changing the posture direction of the handling unit 34 with respect to the cell 10 placed on the XY stage 42.

XY駆動部31は、基台21に固定された4本の支柱で支持された架台24上に配置されており、Z駆動部33はXY駆動部31の出力側(顕微鏡5側)に支持されている。架台24上でXY駆動部31の背面側(図4の上側)には、コントロールボックス8に内蔵されたPLCから接続ケーブル8aを介して送信された制御信号を受信し、XY駆動部31、Z駆動部33、ハンドリング部34を駆動するための駆動回路部35が配置されている。背面側の外装には、外部電源と接続された電源供給コネクタ38、接続ケーブル8aを接続する信号コネクタ37が配設されている。   The XY drive unit 31 is disposed on a gantry 24 supported by four columns fixed to the base 21, and the Z drive unit 33 is supported on the output side (the microscope 5 side) of the XY drive unit 31. ing. A control signal transmitted from the PLC built in the control box 8 via the connection cable 8a is received on the back side of the XY drive unit 31 on the gantry 24 (upper side in FIG. 4), and the XY drive unit 31, Z A drive circuit unit 35 for driving the drive unit 33 and the handling unit 34 is arranged. A power supply connector 38 connected to an external power source and a signal connector 37 for connecting the connection cable 8a are arranged on the exterior of the back side.

Z駆動部33の顕微鏡5側には、ハンドリング部34が配置されている。Z駆動部33とハンドリング部34との間には、ハンドリング部34が軸支された軸を中心としてハンドリング部34を回動させ細胞10に対するハンドリング部34の姿勢方向を変更する第2姿勢変更手段としてのθkアクチュエータ36が配置されている。   A handling unit 34 is arranged on the microscope 5 side of the Z drive unit 33. Between the Z drive unit 33 and the handling unit 34, a second posture changing means for changing the posture direction of the handling unit 34 with respect to the cell 10 by rotating the handling unit 34 about the axis on which the handling unit 34 is pivotally supported. The θk actuator 36 is arranged.

<XY駆動部31>
図5及び図6に示すように、架台24には、ハンドリング部34を、それぞれ、X、Y方向に駆動するための駆動源となるX方向アクチュエータ311と、Y方向アクチュエータ312とが互いに交差する方向に固定されている。
<XY drive unit 31>
As shown in FIGS. 5 and 6, the gantry 24 includes an X-direction actuator 311 and a Y-direction actuator 312 that serve as driving sources for driving the handling unit 34 in the X and Y directions, respectively. It is fixed in the direction.

X方向アクチュエータ311は、エンコーダを有し正逆転可能なステッピングモータ311aと、ステッピングモータ311aの出力軸であってエンコーダの反対側に形成されたボールネジ311bに係合する出力部のスライダ311cと、スライダ311cが摺動可能な直進ガイドレール(不図示)と、を有する直動アクチュエータであり、Y方向アクチュエータ312も同様に、エンコーダを有し正逆転可能なステッピングモータ312aと、ステッピングモータ312aの出力軸であってエンコーダの反対側に形成されたボールネジに係合するスライダ312cと、スライダ312cが摺動可能な直進ガイドレール(不図示)と、を有している。   The X-direction actuator 311 includes a stepping motor 311a having an encoder that can be rotated forward and backward, an output unit slider 311c that is engaged with a ball screw 311b that is an output shaft of the stepping motor 311a and is formed on the opposite side of the encoder, and a slider 311c is a linear motion actuator having a slidable linear guide rail (not shown). Similarly, the Y-direction actuator 312 has a stepping motor 312a having an encoder and capable of forward and reverse rotation, and an output shaft of the stepping motor 312a. The slider 312c engages with a ball screw formed on the opposite side of the encoder, and a linear guide rail (not shown) on which the slider 312c can slide.

X方向アクチュエータ311のスライダ311cには、ステッピングモータからなり、ハンドリング部34の姿勢方向を変更するための駆動力を供給するθzアクチュエータ315が固定されている。θzアクチュエータ315の出力軸315aはベルト315bを介して直径が出力軸315aより大きいプーリ315cに接続されている。プーリ315cの回動軸はパンタグラフ機構317のX方向入力リンク317aに固定されている。また、Y方向アクチュエータ312のスライダ312cは、パンタグラフ機構317のY方向入力リンク317bに固定されている。このため、X方向アクチュエータ311、Y方向アクチュエータ312及びθzアクチュエータ315はパンタグラフ機構317にX方向及びY方向の直動変位、並びに、後述するようにハンドリング部34の姿勢方向を変更する(ハンドリング部34を揺動させる)ための直動変位(θz変位)を与えることができる。   The slider 311c of the X-direction actuator 311 is fixed with a θz actuator 315 that includes a stepping motor and supplies a driving force for changing the orientation direction of the handling unit 34. The output shaft 315a of the θz actuator 315 is connected to a pulley 315c having a diameter larger than that of the output shaft 315a via a belt 315b. The rotation shaft of the pulley 315c is fixed to the X direction input link 317a of the pantograph mechanism 317. The slider 312c of the Y direction actuator 312 is fixed to the Y direction input link 317b of the pantograph mechanism 317. For this reason, the X direction actuator 311, the Y direction actuator 312, and the θz actuator 315 change the linear motion displacement in the X direction and the Y direction to the pantograph mechanism 317, and change the posture direction of the handling unit 34 as described later (the handling unit 34 Can be given a linear motion displacement (θz displacement).

パンタグラフ機構317は、X方向入力リンク317a及びY方向入力リンク317bの他に、略直線状の複数のリンク及び複数の回転対偶、例えば、7つのリンク及び9つの回転待遇とハンドリング部34側の出力リンク317cとが組み合わされて構成されている。このため、X方向アクチュエータ311、Y方向アクチュエータ312及びθzアクチュエータ315からそれぞれ入力されたX方向及びY方向の直動変位、並びに、上述したθz変位が合成、拡大乃至縮小されて出力リンク317cに出力される。パンタグラフ機構317は、X方向アクチュエータ311、Y方向アクチュエータ312及びθzアクチュエータ315と干渉しないように、これらのアクチュエータより上方に配置されている。また、出力リンク317cのハンドリング部34側にはZ駆動部33が支持されており、出力リンク317cの上側にはZ駆動部33のギアボックス332が固定されている。   In addition to the X direction input link 317a and the Y direction input link 317b, the pantograph mechanism 317 includes a plurality of substantially linear links and a plurality of rotation pairs, for example, seven links and nine rotation treatments, and an output on the handling unit 34 side. The link 317c is combined. For this reason, the X-direction and Y-direction linear motion displacements input from the X-direction actuator 311, Y-direction actuator 312 and θz actuator 315 and the above-described θz displacement are combined, enlarged or reduced, and output to the output link 317c. Is done. The pantograph mechanism 317 is disposed above these actuators so as not to interfere with the X-direction actuator 311, the Y-direction actuator 312, and the θz actuator 315. A Z drive unit 33 is supported on the handling unit 34 side of the output link 317c, and a gear box 332 of the Z drive unit 33 is fixed on the upper side of the output link 317c.

<Z駆動部33>
図5及び図6に示すように、Z駆動部33のZ方向アクチュエータ331は、出力リンク317cの下側に支持され正逆転可能なステッピングモータ331aと、減速歯車列を有しステッピングモータ331aからの回転駆動力を減速するギアボックス332と、ハンドリング部34をZ方向に移動させるボールネジ331bとで構成されている。すなわち、ギアボックス332の減速歯車列の出力端には下方に延出されたボールネジ331bの先端部(上部)が連結されている。ボールネジ331bにはナットが螺合しており、ナットにはθkアクチュエータ36を支持するための支持部材333が固定されている。θkアクチュエータ36は、支持部材333に支持されている。θkアクチュエータ36には、ハンドリング部34が軸348を介して着脱可能に軸支されている。
<Z drive unit 33>
As shown in FIGS. 5 and 6, the Z-direction actuator 331 of the Z drive unit 33 includes a stepping motor 331a supported on the lower side of the output link 317c and capable of forward and reverse rotation, and a reduction gear train from the stepping motor 331a. The gear box 332 that decelerates the rotational driving force, and a ball screw 331b that moves the handling unit 34 in the Z direction. That is, the tip end (upper part) of the ball screw 331b extending downward is connected to the output end of the reduction gear train of the gear box 332. A nut is screwed into the ball screw 331b, and a support member 333 for supporting the θk actuator 36 is fixed to the nut. The θk actuator 36 is supported by the support member 333. A handling section 34 is detachably supported by the θk actuator 36 via a shaft 348.

<ハンドリング部34>
図7に示すように、支持部材333には、ハンドリング部34を軸348を中心として回動させる、すなわち、ハンドリング部34に回動変位(θk変位)を与えるθkアクチュエータ36が固定されている。θkアクチュエータ36は、正逆回転可能なステッピングモータと、該ステッピングモータからの回転駆動力を減速する減速歯車列とで構成されている。このため、θkアクチュエータ36のステッピングモータからの回転駆動力が減速歯車列で減速されて軸348を介してハンドリング部34に伝達されることで、ハンドリング部34が軸348を中心として、例えば、±90度の範囲で回動する。ハンドリング部34は、軸348の基部から先端までの長さが長さLに設定されている。
<Handling unit 34>
As shown in FIG. 7, the support member 333 is fixed with a θk actuator 36 that rotates the handling part 34 about the shaft 348, that is, gives a rotational displacement (θk displacement) to the handling part 34. The θk actuator 36 includes a stepping motor that can rotate forward and backward, and a reduction gear train that reduces the rotational driving force from the stepping motor. For this reason, the rotational driving force from the stepping motor of the θk actuator 36 is decelerated by the reduction gear train and transmitted to the handling unit 34 via the shaft 348, so that the handling unit 34 is centered on the shaft 348, for example, ± It rotates in the range of 90 degrees. In the handling part 34, the length from the base part to the tip of the shaft 348 is set to a length L.

ハンドリング部34は、細胞10を把持するために、固定指と可動指とで構成される把持指341を有している。固定指には固定エンドエフェクタ341bが支持されており、可動指には可動エンドエフェクタ341aが支持されている。   The handling unit 34 has a gripping finger 341 composed of a fixed finger and a movable finger in order to grip the cell 10. The fixed finger supports a fixed end effector 341b, and the movable finger supports a movable end effector 341a.

図8に示すように、ハンドリング部34の把持ベース74にはメータ等の把持アクチュエータ71がブラケットを伴って固定されている。固定指の後端部が組み付けられた(固定された)プレートは、固定指が組み付けられた状態で、把持ベース74と一定の隙間を形成して把持ベース74に固定されている。この隙間には長板状のレバーが介在している。レバーの先端部(Z駆動部33の反対側)には可動指が固定されており、先端部略中央には上下両方向に支点軸が突接されている。上述した隙間は、この支点軸がプレートの軸受けと把持ベース74の軸受けとに軸支されることにより画定されている。レバーの後端には略U字状のスリット(切り欠き)が形成されており、スリットには把持アクチュエータ71の出力ピンが係合している。このため、把持アクチュエータ71を駆動すると、レバーが支点軸を中心として揺動することで、固定エンドエフェクタ341bに可動エンドエフェクタ341aが近接ないし離間し、細胞10の把持ないし把持した細胞10の開放を行うことができる。なお、固定エンドエフェクタ341b及び可動エンドエフェクタ341aは、先端同士が接触するように、固定指及び可動指に配設されたネジで調整可能である。   As shown in FIG. 8, a gripping actuator 71 such as a meter is fixed to the gripping base 74 of the handling unit 34 with a bracket. The plate to which the rear end portion of the fixed finger is assembled (fixed) is fixed to the grip base 74 while forming a fixed gap with the grip base 74 in a state where the fixed finger is assembled. A long plate-like lever is interposed in this gap. A movable finger is fixed to the tip of the lever (opposite to the Z drive unit 33), and a fulcrum shaft projects in both the vertical direction at the approximate center of the tip. The gap described above is defined by the fulcrum shaft being pivotally supported by the plate bearing and the grip base 74 bearing. A substantially U-shaped slit (notch) is formed at the rear end of the lever, and the output pin of the gripping actuator 71 is engaged with the slit. Therefore, when the gripping actuator 71 is driven, the movable end effector 341a approaches or separates from the fixed end effector 341b by swinging the lever about the fulcrum axis, and the cell 10 is gripped or released. It can be carried out. The fixed end effector 341b and the movable end effector 341a can be adjusted with screws provided on the fixed finger and the movable finger so that the tips come into contact with each other.

また、ハンドリング部34は、固定エンドエフェクタ341bや可動エンドエフェクタ341aに付着した細胞10を脱離させるために、把持指341に衝撃を付与する衝撃付与手段としての衝撃アクチュエータ75を有している。図8に示すように、ハンドリング部34は、軸348に軸支するための基台77を有しており、基台77に挿入された軸348がネジ78で固定される。基台77は、プランジャ部751及びコイル部752を有するプランジャソレノイドで構成される衝撃アクチュエータ75を内蔵している。基台77の上方に延出したアームに形成された穴771には、把持ベース74が軸79で軸支されている。プランジャ部751の一側は把持ベース74の下方に延出したアーム部741に軸支されており、プランジャ部751の他側はコイル部752内に挿入されている。コイル部752内でネジ78側の端部には、プランジャ部751の移動を当接して停止させる不図示のストッパ(当接部材)が配置されている。   The handling unit 34 includes an impact actuator 75 as an impact applying unit that applies an impact to the gripping finger 341 in order to detach the cells 10 attached to the fixed end effector 341b and the movable end effector 341a. As shown in FIG. 8, the handling unit 34 includes a base 77 for supporting the shaft 348, and the shaft 348 inserted into the base 77 is fixed with a screw 78. The base 77 incorporates an impact actuator 75 constituted by a plunger solenoid having a plunger portion 751 and a coil portion 752. A grip base 74 is pivotally supported by a shaft 79 in a hole 771 formed in an arm extending above the base 77. One side of the plunger part 751 is pivotally supported by an arm part 741 extending below the grip base 74, and the other side of the plunger part 751 is inserted into the coil part 752. A stopper (abutment member) (not shown) that stops the movement of the plunger portion 751 by abutting the end of the coil portion 752 on the screw 78 side is disposed.

また、把持ベース74の側面に突設されたピン742と、基台77の側面に突設されたピン772との間にはコイルバネ76が掛け渡されており、基台77に対して把持ベース74を、軸79を回転支点として時計回り(図8においてCW方向)に付勢しており、この付勢力でストッパ(係止部材)743が基台77に当接して静止した状態に保たれている。   A coil spring 76 is stretched between a pin 742 projecting from the side surface of the grip base 74 and a pin 772 projecting from the side surface of the base 77. 74 is urged clockwise (CW direction in FIG. 8) about the shaft 79 as a rotation fulcrum, and this urging force keeps the stopper (locking member) 743 in contact with the base 77 and stationary. ing.

一方、第2操作ユニット4は、図3及び図4に示すように、細胞10を操作する第2操作子としてのハンドリング部44と、XYステージ42をX、Y方向に移動させる(後述するX方向アクチュエータ411、Y方向アクチュエータ412)第3移動手段としてのXY駆動部41と、基台21に固定された4本の支柱でXY駆動部41の上方に支持された架台25上に固定されハンドリング部44をZ方向に移動させる(後述するZ方向アクチュエータ431)第4移動手段としてのZ駆動部43とで構成されている。また、架台25上でZ駆動部43の背面側(図4の上側)には、コントロールボックス8に内蔵されたPLCから送信された制御信号を受信し、XY駆動部41、Z駆動部43、ハンドリング部44を駆動するための駆動回路部45が配置されている。なお、駆動回路部45は、電源を上述した電源供給コネクタ38を介して供給され、PLCからの制御信号を信号コネクタ37を介して受信する。   On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the second operation unit 4 moves the handling unit 44 as a second operator for operating the cell 10 and the XY stage 42 in the X and Y directions (X described later). Direction actuator 411, Y direction actuator 412) The XY drive unit 41 as the third moving means and the four columns fixed to the base 21 are fixed and handled on the pedestal 25 supported above the XY drive unit 41. The unit 44 is configured to move in the Z direction (Z direction actuator 431 described later) and a Z drive unit 43 as fourth moving means. In addition, the control signal transmitted from the PLC built in the control box 8 is received on the back side (upper side in FIG. 4) of the Z drive unit 43 on the gantry 25, and the XY drive unit 41, the Z drive unit 43, A drive circuit unit 45 for driving the handling unit 44 is arranged. The drive circuit unit 45 is supplied with power via the power supply connector 38 described above, and receives a control signal from the PLC via the signal connector 37.

XY駆動部41は基台21上に固定されており、ハンドリング部44はZ駆動部43の顕微鏡5側に配置されている。Z駆動部43とハンドリング部44との間には、ハンドリング部44が軸支された軸348を中心としてハンドリング部44を回動させ細胞10に対するハンドリング部44の姿勢方向を変更する第2姿勢変更手段としてのθkアクチュエータ46が配置されている。ハンドリング部44は、θkアクチュエータ46に着脱可能に軸支されている。Z駆動部43の架台25に対する固定位置は、ハンドリング部44の先端部が顕微鏡5の光軸上に位置するように調整されている。   The XY drive unit 41 is fixed on the base 21, and the handling unit 44 is disposed on the microscope 5 side of the Z drive unit 43. Between the Z drive unit 43 and the handling unit 44, a second posture change is performed in which the handling unit 44 is rotated about the shaft 348 on which the handling unit 44 is pivotally supported to change the posture direction of the handling unit 44 with respect to the cell 10. A θk actuator 46 as a means is arranged. The handling unit 44 is pivotally supported by the θk actuator 46 so as to be detachable. The fixing position of the Z drive unit 43 with respect to the gantry 25 is adjusted so that the tip of the handling unit 44 is positioned on the optical axis of the microscope 5.

<XY駆動部41>
図5に示すように、基台21には、XYステージ42を、それぞれ、X、Y方向に駆動するための駆動源となるX方向アクチュエータ411と、Y方向アクチュエータ412とが互いに交差する方向に固定されている。
<XY drive unit 41>
As shown in FIG. 5, the base 21 has an XY stage 42 in a direction in which an X-direction actuator 411 and a Y-direction actuator 412 that are driving sources for driving the XY stage 42 in the X and Y directions intersect each other. It is fixed.

X方向アクチュエータ411は、エンコーダを有し正逆転可能なステッピングモータ411aと、ステッピングモータ411aの出力軸であってエンコーダの反対側に形成されたボールネジ411bに係合する出力部のスライダ(不図示)と、スライダが摺動可能な直進ガイドレールと、を有する直動アクチュエータであり、Y方向アクチュエータ412も同様に、エンコーダを有し正逆転可能なステッピングモータと、ステッピングモータの出力軸であってエンコーダの反対側に形成されたボールネジに係合するスライダと、スライダが摺動可能な直進ガイドレールと、を有している。   The X-direction actuator 411 includes a stepping motor 411a having an encoder and capable of forward and reverse rotation, and an output unit slider (not shown) that engages with a ball screw 411b that is an output shaft of the stepping motor 411a and is formed on the opposite side of the encoder. The Y-direction actuator 412 is also a stepping motor that has an encoder and is capable of forward and reverse rotation, and an output shaft of the stepping motor. The slider engages with a ball screw formed on the opposite side, and a linear guide rail on which the slider can slide.

X方向アクチュエータ411のスライダはパンタグラフ機構417のX方向入力リンクに固定されており、Y方向アクチュエータ412のスライダはパンタグラフ機構417のY方向入力リンクに固定されている。このため、X方向アクチュエータ411及びY方向アクチュエータ412はパンタグラフ機構417にX、Y方向の直動変位を与えることができる。   The slider of the X direction actuator 411 is fixed to the X direction input link of the pantograph mechanism 417, and the slider of the Y direction actuator 412 is fixed to the Y direction input link of the pantograph mechanism 417. For this reason, the X-direction actuator 411 and the Y-direction actuator 412 can apply a linear displacement in the X and Y directions to the pantograph mechanism 417.

パンタグラフ機構417は、X方向入力リンク及びY方向入力リンクの他に、略直線状の複数のリンク及び複数の回転対偶が組み合わされて、上述した第1操作ユニット3のパンタグラフ機構317と同様に構成されている。このため、X方向アクチュエータ411及びY方向アクチュエータ412からそれぞれ入力されたX及びY方向の直動変位が合成、拡大乃至縮小されて出力リンクに出力される。パンタグラフ機構417は、X方向アクチュエータ411及びY方向アクチュエータ412と干渉しないように、これらのアクチュエータより上方に配置されている。出力リンクは、XYステージ42を構成するX方向ステージ421に接続部材で固定されている。   The pantograph mechanism 417 is configured in the same manner as the pantograph mechanism 317 of the first operation unit 3 described above by combining a plurality of substantially linear links and a plurality of rotary pairs in addition to the X direction input link and the Y direction input link. Has been. For this reason, the linear movement displacements in the X and Y directions input from the X direction actuator 411 and the Y direction actuator 412 are combined, enlarged or reduced, and output to the output link. The pantograph mechanism 417 is arranged above these actuators so as not to interfere with the X direction actuator 411 and the Y direction actuator 412. The output link is fixed to the X direction stage 421 constituting the XY stage 42 with a connecting member.

<Z駆動部43>
図5に示すように、Z駆動部43のZ方向アクチュエータ431は、正逆転可能なステッピングモータを有するZ方向直動機構431aと、減速歯車列を有しステッピングモータからの回転駆動力を減速するギアボックス432とで構成されている。Z方向直動機構431aは、ボールネジ、ナット、スライダ、ガイドレール及びホルダを有している。すなわち、ギアボックス432の減速歯車列の出力端には下方に延出されたボールネジが連結されている。ボールネジの先端部側は、ギアボックス432に固定されたホルダに回転可能に軸支されている。ボールネジにはナットが螺合しており、ナットにはスライダが固定されている。また、ギアボックス432からはボールネジと平行するように直進ガイドレールが配設されており、ガイドレールの先端部側はホルダに固定されている。スライダはガイドレール上を摺動可能にガイドレールに当接している。スライダにはθkアクチュエータ46を支持するための支持部材333が固定されている。θkアクチュエータ46には、ハンドリング部44が軸348を介して軸支されている。
<Z drive unit 43>
As shown in FIG. 5, the Z direction actuator 431 of the Z drive unit 43 has a Z direction linear motion mechanism 431a having a stepping motor capable of forward and reverse rotation, and a reduction gear train, and decelerates the rotational driving force from the stepping motor. And a gear box 432. The Z direction linear motion mechanism 431a includes a ball screw, a nut, a slider, a guide rail, and a holder. That is, a ball screw extending downward is connected to the output end of the reduction gear train of the gear box 432. The tip end side of the ball screw is rotatably supported by a holder fixed to the gear box 432. A nut is screwed onto the ball screw, and a slider is fixed to the nut. Further, a linear guide rail is provided from the gear box 432 so as to be parallel to the ball screw, and the tip end side of the guide rail is fixed to the holder. The slider is in contact with the guide rail so as to be slidable on the guide rail. A support member 333 for supporting the θk actuator 46 is fixed to the slider. A handling portion 44 is pivotally supported on the θk actuator 46 via a shaft 348.

<ハンドリング部44>
上述したハンドリング部34と同様に、支持部材333には、ハンドリング部44を軸348を中心として回動させるθkアクチュエータ46が固定されている。θkアクチュエータ46は、正逆回転可能なステッピングモータと、該ステッピングモータからの回転駆動力を減速する減速歯車列とで構成されている。このため、θkアクチュエータ46のステッピングモータからの回転駆動力が減速歯車列で減速されてハンドリング部44に伝達されることで、ハンドリング部44が軸348を中心として回動する。ハンドリング部44は、上述したハンドリング部34と同様に構成されている。
<Handling unit 44>
Similar to the handling unit 34 described above, a θk actuator 46 that rotates the handling unit 44 about the shaft 348 is fixed to the support member 333. The θk actuator 46 includes a stepping motor that can rotate forward and backward, and a reduction gear train that reduces the rotational driving force from the stepping motor. For this reason, the rotational driving force from the stepping motor of the θk actuator 46 is decelerated by the reduction gear train and transmitted to the handling unit 44, whereby the handling unit 44 rotates about the shaft 348. The handling unit 44 is configured in the same manner as the handling unit 34 described above.

(動作)
次に、本実施形態の微小物体ハンドリングシステム200の動作について、マイクロマニピュレータ1の動作を中心に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the minute object handling system 200 of the present embodiment will be described focusing on the operation of the micromanipulator 1.

まず、オペレータは、図1に示すように、コントローラ9からコントロールボックス8のPLCを介して第2操作ユニット4に、X方向、Y方向の指令を与えて、XYステージ42に載置された細胞10を顕微鏡5のCCDカメラ55を介して、モニタ7の画面内に捉える。この状態で、オペレータは、第2操作ユニット4に、Z方向、θk方向(軸348を中心とするハンドリング部44の回動角度、すなわち、ハンドリング部44の姿勢方向)の指令と、把持指341に対するハンドリング(開閉)指令とを与えて、細胞10とハンドリング部44の把持指341との相対位置を操作する。また、第1操作ユニット3に、X方向、Y方向、θz方向(把持指341の先端部を中心とするハンドリング部34の揺動角度、すなわち、ハンドリング部34の姿勢方向)、Z方向、θk方向の指令と、把持指341に対するハンドリング指令とを与えて、細胞10とハンドリング部34の把持指341との相対位置を操作する。   First, as shown in FIG. 1, the operator gives commands in the X direction and the Y direction to the second operation unit 4 from the controller 9 via the PLC of the control box 8, and the cells placed on the XY stage 42. 10 is captured in the screen of the monitor 7 via the CCD camera 55 of the microscope 5. In this state, the operator instructs the second operation unit 4 in the Z direction and θk direction (the rotation angle of the handling unit 44 around the shaft 348, that is, the posture direction of the handling unit 44), and the gripping finger 341. And the relative position between the cell 10 and the gripping finger 341 of the handling unit 44 is manipulated. Further, the first operation unit 3 has an X direction, a Y direction, and a θz direction (the swing angle of the handling unit 34 around the tip of the gripping finger 341, that is, the posture direction of the handling unit 34), the Z direction, and θk. A direction command and a handling command for the gripping finger 341 are given, and the relative position between the cell 10 and the gripping finger 341 of the handling unit 34 is manipulated.

<XYステージ移動>
図3〜図5に示すように、X方向アクチュエータ411に作動信号が与えられると、ステッピングモータ411aは、ボールネジ411bを回転させ、スライダを介して、パンタグラフ機構417のX方向入力リンクを図4の左右方向(X方向)に移動させる。Y方向アクチュエータ412に作動信号が与えられると、ステッピングモータは、ボールネジを回転させ、スライダを介して、パンタグラフ機構417のY方向入力リンクを図4の上下方向(Y方向)に移動させる。上述したように、X方向、Y方向の入力によりパンタグラフ機構417の出力リンクにはX方向、Y方向の変位を合成した変位が出力される。従って、出力リンクに接続されたXYステージ42がXY方向に移動される。
<XY stage movement>
As shown in FIGS. 3 to 5, when an operation signal is given to the X direction actuator 411, the stepping motor 411a rotates the ball screw 411b, and the X direction input link of the pantograph mechanism 417 is connected to the X direction input link of FIG. Move in the left-right direction (X direction). When an operation signal is given to the Y direction actuator 412, the stepping motor rotates the ball screw and moves the Y direction input link of the pantograph mechanism 417 in the vertical direction (Y direction) in FIG. 4 via the slider. As described above, the displacement obtained by combining the displacements in the X and Y directions is output to the output link of the pantograph mechanism 417 by the input in the X and Y directions. Therefore, the XY stage 42 connected to the output link is moved in the XY direction.

<ハンドリング部44駆動>
(Z方向駆動)
図5に示すように、Z方向直動機構431aのステッピングモータに作動信号が与えられると、ステッピングモータの回転駆動力がギアボックス432に配設された減速歯車列を介してボールネジに伝達され、スライダを図5の上下方向(Z方向)に移動させる。これにより、スライダに固定された支持部材333を介して支持されたハンドリング部44がZ方向に移動される。
<Handling unit 44 drive>
(Z direction drive)
As shown in FIG. 5, when an operation signal is given to the stepping motor of the Z-direction linear movement mechanism 431a, the rotational driving force of the stepping motor is transmitted to the ball screw via the reduction gear train disposed in the gear box 432, The slider is moved in the vertical direction (Z direction) in FIG. Thereby, the handling part 44 supported via the support member 333 fixed to the slider is moved in the Z direction.

(把持駆動)
図6及び図8に示すように、θkアクチュエータ46に作動信号が与えられると、ステッピングモータの回転駆動力が減速歯車列、軸348を介してハンドリング部44に伝達され、ハンドリング部44が軸348を中心として回動する。把持アクチュエータ71に作動信号が与えられると、出力ピンが揺動し、スリットを介してレバーが支点軸を中心として揺動する。これにより、ハンドリング部44の可動エンドエフェクタ341aは、固定エンドエフェクタ341bに対し、近接、又は、離間する動きをする。従って、2本のエンドエフェクタ341は、細胞10を上下方向や左右方向等の任意の向きで把持し、把持した細胞10の開放を行うことができる。
(Gripping drive)
As shown in FIGS. 6 and 8, when an operation signal is given to the θk actuator 46, the rotational driving force of the stepping motor is transmitted to the handling unit 44 via the reduction gear train and the shaft 348, and the handling unit 44 is coupled to the shaft 348. Rotate around the center. When an operation signal is given to the gripping actuator 71, the output pin swings, and the lever swings about the fulcrum shaft through the slit. As a result, the movable end effector 341a of the handling unit 44 moves toward or away from the fixed end effector 341b. Therefore, the two end effectors 341 can hold the cell 10 in an arbitrary direction such as the vertical direction or the left-right direction, and release the gripped cell 10.

<ハンドリング部34駆動>
(XY方向駆動)
図5及び図6に示すように、X方向アクチュエータ311に作動信号が与えられると、ステッピングモータ311aは、ボールネジ311bを回転させ、スライダ311cを介して、パンタグラフ機構317のX方向入力リンク317aを図5の左右方向(X方向)に移動させる。Y方向アクチュエータ312に作動信号が与えられると、ステッピングモータ312aは、ボールネジを回転させ、スライダ312cを介して、パンタグラフ機構317のY方向入力リンク317bを図5の紙面に対する垂直方向(Y方向)に移動させる。上述したように、X方向、Y方向の入力によりパンタグラフ機構317の出力リンク317cにはX方向、Y方向の変位を合成した変位が出力される。従って、出力リンク317cにZ駆動部331を介して軸支されたハンドリング部34がXY方向に移動される。θzアクチュエータ315に作動信号が与えられると、ベルト315bを介してプーリ315cの回動軸を回動させ、パンタグラフ機構317のX方向入力リンク317aに揺動変位(θz変位)を与える。これにより、パンタグラフ機構317を介して出力リンク317cにも同じ角度の揺動変位が出力される。従って、ハンドリング部34は、XY方向に移動され、把持指341の先端部を中心として細胞10に対する姿勢方向が変更される。
<Handling unit 34 drive>
(XY direction drive)
As shown in FIGS. 5 and 6, when an operation signal is given to the X direction actuator 311, the stepping motor 311 a rotates the ball screw 311 b, and the X direction input link 317 a of the pantograph mechanism 317 is illustrated via the slider 311 c. 5 in the left-right direction (X direction). When an operation signal is given to the Y direction actuator 312, the stepping motor 312 a rotates the ball screw, and the Y direction input link 317 b of the pantograph mechanism 317 is moved in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5 (Y direction) via the slider 312 c. Move. As described above, the displacement obtained by combining the displacements in the X and Y directions is output to the output link 317c of the pantograph mechanism 317 by the input in the X and Y directions. Accordingly, the handling unit 34 pivotally supported on the output link 317c via the Z drive unit 331 is moved in the XY direction. When an operation signal is given to the θz actuator 315, the rotation shaft of the pulley 315c is rotated via the belt 315b, and a swing displacement (θz displacement) is applied to the X-direction input link 317a of the pantograph mechanism 317. As a result, the swing displacement of the same angle is also output to the output link 317c via the pantograph mechanism 317. Accordingly, the handling unit 34 is moved in the XY directions, and the posture direction with respect to the cell 10 is changed around the tip of the gripping finger 341.

(Z方向駆動)
Z駆動部331のステッピングモータ331aに作動信号が与えられると、ステッピングモータの回転駆動力がギアボックス332に配設された減速歯車列を介してボールネジ331bに伝達され、ボールネジ331bに螺合したナットを図5の上下方向(Z方向)に移動させる。これにより、ナットに固定された支持部材333を介して支持されたハンドリング部34がZ方向に移動される。
(Z direction drive)
When an operation signal is given to the stepping motor 331a of the Z driving unit 331, the rotational driving force of the stepping motor is transmitted to the ball screw 331b through the reduction gear train disposed in the gear box 332, and the nut screwed to the ball screw 331b. Is moved in the vertical direction (Z direction) in FIG. Thereby, the handling part 34 supported via the support member 333 fixed to the nut is moved in the Z direction.

(把持駆動)
θkアクチュエータ36に作動信号が与えられると、ステッピングモータの回転駆動力が減速歯車列、軸348を介してハンドリング部34に伝達され、ハンドリング部34が軸348を中心として回動する。図8に示すように、把持アクチュエータ71に作動信号が与えられると、出力ピン、スリットを介してレバーが支点軸を中心として揺動する。これにより、ハンドリング部34の可動エンドエフェクタ341aは、固定エンドエフェクタ341bに対し、近接、又は、離間する動きをする。従って、把持指341は、細胞10を上下方向や左右方向等の任意の向きで、かつ、θz変位による任意の方向から把持し、把持した細胞10の開放を行うことができる。
(Gripping drive)
When an operation signal is given to the θk actuator 36, the rotational driving force of the stepping motor is transmitted to the handling unit 34 via the reduction gear train and the shaft 348, and the handling unit 34 rotates about the shaft 348. As shown in FIG. 8, when an operation signal is given to the gripping actuator 71, the lever swings around the fulcrum shaft via the output pin and the slit. Thereby, the movable end effector 341a of the handling part 34 moves close to or away from the fixed end effector 341b. Accordingly, the grasping finger 341 can grasp the cell 10 from any direction such as the vertical direction and the left-right direction and from any direction due to the θz displacement, and release the grasped cell 10.

<細胞の脱離駆動>
図8に示すように、コントローラ9からの指令で衝撃アクチュエータ(プランジャソレノイド)75のコイル部752に電圧が印加されると起磁力が生じ、プランジャ部751がコイル部752内に引きつけられる。プランジャ部741の移動に伴い、アーム部741を介して、把持ベース74を、軸79を回転支点として、コイルバネ76の付勢力に抗して反時計回り(CCW方向)に回転させる。これにより、基台77に当接していたストッパ743が基台77から離間する。把持ベース74の回転は、プランジャ部751がコイル部752内のストッパに当接することにより停止する。コイル部752の起磁力が解放されると、把持ベース74が時計回りに回転し、ストッパ743が基台77に当接することにより、把持ベース74の回転が停止する。プランジャ部751の動作は非常に短時間に行われる衝撃変位であり、停止時の衝撃も大きくなるため、時計回り、反時計回りの回転停止時の衝撃によりエンドエフェクタ341の先端部に付着した細胞10を慣性力の作用を利用して脱離させることができる。
<Desorption of cells>
As shown in FIG. 8, when a voltage is applied to the coil portion 752 of the impact actuator (plunger solenoid) 75 by a command from the controller 9, a magnetomotive force is generated, and the plunger portion 751 is attracted into the coil portion 752. As the plunger portion 741 moves, the grip base 74 is rotated counterclockwise (CCW direction) against the biasing force of the coil spring 76 with the shaft 79 as a rotation fulcrum via the arm portion 741. As a result, the stopper 743 that has been in contact with the base 77 is separated from the base 77. The rotation of the grip base 74 is stopped when the plunger portion 751 comes into contact with a stopper in the coil portion 752. When the magnetomotive force of the coil portion 752 is released, the grip base 74 rotates clockwise, and the stopper 743 comes into contact with the base 77, whereby the grip base 74 stops rotating. The operation of the plunger portion 751 is an impact displacement that is performed in a very short time, and the impact at the time of stoppage is also large. Therefore, the cells attached to the tip portion of the end effector 341 due to the impact at the time of stopping clockwise or counterclockwise rotation 10 can be detached using the action of inertial force.

(作用等)
次に、本実施形態の微小物体ハンドリングシステム200の作用等について、マイクロマニピュレータ1の作用を中心に説明する。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of the minute object handling system 200 of the present embodiment will be described focusing on the operation of the micromanipulator 1.

従来細胞等の微小物体に対する操作性を向上させるためには、X、Y、Zの3方向の移動機構(3方向の自由度)を有する2台のマイクロマニピュレータを、顕微鏡を挟んで両側に配置して細胞等に対する操作が行われる。この場合、細胞等を顕微鏡の視野内の操作しやすい位置に移動するには、2台のマイクロマニピュレータに加えてXYステージが使用される。このため、オペレータは、まず、XYステージを操作することで細胞等を操作しやすい位置に移動させることが必要となる。細胞等を顕微鏡の視野内に移動した後、2台のマイクロマニピュレータを操作することで細胞等に対する操作を行う。従って、細胞等の操作性向上を図るために2台のマイクロマニピュレータを使用するにもかかわらず、XYステージを使用することで、装置全体が複雑となる。また、2台のマイクロマニピュレータを個別に操作するうえに、XYステージの操作も行うため、操作が煩雑となる。更に、マイクロマニピュレータが3方向の移動機構に加えて、細胞等に対する向きを変更する機構(θz移動機構)を有する場合には、操作が一層煩雑となる。また、細胞等の操作中に静電気力等の作用で細胞等が把持指等に付着することがある。付着した細胞等を脱離させるために把持指等を振動させているが、振動力より静電気力が大きいと脱離することができない。本実施形態は、これらの問題を解決することができるマイクロマニピュレータである。   Conventionally, in order to improve the operability for micro objects such as cells, two micromanipulators with three-direction X, Y, and Z movement mechanisms (degrees of freedom in three directions) are placed on both sides of the microscope. Then, operations on the cells and the like are performed. In this case, an XY stage is used in addition to the two micromanipulators in order to move cells and the like to an easily operable position within the field of view of the microscope. For this reason, the operator first needs to move the cell or the like to a position where it can be easily operated by operating the XY stage. After the cells and the like are moved within the field of view of the microscope, the cells and the like are operated by operating two micromanipulators. Therefore, although the two micromanipulators are used to improve the operability of cells and the like, the entire apparatus becomes complicated by using the XY stage. In addition, since the two micromanipulators are individually operated and the XY stage is also operated, the operation becomes complicated. Further, when the micromanipulator has a mechanism (θz moving mechanism) for changing the direction with respect to the cells or the like in addition to the moving mechanism in three directions, the operation becomes more complicated. In addition, during operation of cells or the like, cells or the like may adhere to the gripping finger or the like due to the action of electrostatic force or the like. A gripping finger or the like is vibrated to detach attached cells or the like, but cannot be detached if the electrostatic force is greater than the vibration force. The present embodiment is a micromanipulator that can solve these problems.

本実施形態のマイクロマニピュレータ1では、XYステージ42と、第1操作ユニット3と、第2操作ユニット4とを備えており、これらが1つの基台21上に配設されている。第1操作ユニット3は、X、Y、Zの3方向に加えて、θz変位、θk変位によりハンドリング部34を移動させ、第2操作ユニット4は、XYステージ42をX、Yの2方向に移動させ、ハンドリング部44をZ方向に移動させる。このため、第1操作ユニット3は、ハンドリング部34を合計5自由度で細胞10に位置付けることができ、第2操作ユニット4は、ハンドリング部44を合計4自由度で細胞10に位置付けることができる。従って、2台のマイクロマニピュレータを使用する場合と比較して、第2操作ユニット4でXYステージ42を移動させることから、装置全体を簡素化することができる。また、1つのコントローラ9を操作することで、第1操作ユニット3、第2操作ユニット4に作動指令を与えることができるので、細胞10の操作を容易に行うことができる。更に、マイクロマニピュレータ1では、第1操作ユニット3と第2操作ユニット4とで、ハンドリング部34、44に対する操作機能が異なる。このため、オペレータは、細胞10に対して操作しやすい操作ユニットのハンドリング部を操作することで、細胞10を適切に操作することができる。   The micromanipulator 1 according to the present embodiment includes an XY stage 42, a first operation unit 3, and a second operation unit 4, and these are arranged on one base 21. The first operation unit 3 moves the handling unit 34 by the θz displacement and θk displacement in addition to the three directions X, Y, and Z, and the second operation unit 4 moves the XY stage 42 in the two directions X and Y. The handling unit 44 is moved in the Z direction. Therefore, the first operation unit 3 can position the handling unit 34 on the cell 10 with a total of 5 degrees of freedom, and the second operation unit 4 can position the handling unit 44 on the cell 10 with a total of 4 degrees of freedom. . Therefore, as compared with the case where two micromanipulators are used, since the XY stage 42 is moved by the second operation unit 4, the entire apparatus can be simplified. Further, by operating one controller 9, an operation command can be given to the first operation unit 3 and the second operation unit 4, so that the operation of the cell 10 can be easily performed. Further, in the micromanipulator 1, the operation functions for the handling units 34 and 44 are different between the first operation unit 3 and the second operation unit 4. For this reason, the operator can operate the cell 10 appropriately by operating the handling unit of the operation unit that is easy to operate on the cell 10.

また、マイクロマニピュレータ1では、第2操作ユニット4のハンドリング部44は、Z駆動部43によりZ方向のみに移動される。ハンドリング部44の先端部が顕微鏡5の光軸上に位置付けられているので、XYステージ42で顕微鏡5の視野内に位置付けられた細胞10の近傍にハンドリング部44の先端部を容易に位置付けることができる。一方、第1操作ユニット3のハンドリング部34は、XY駆動部31、Z駆動部33によりX方向、Y方向、Z方向の3方向に移動され、θzアクチュエータ315により細胞10に対する姿勢が変更される。このため、θz変位による任意の向きから細胞10の近傍にハンドリング部34の操作子の先端部を容易に位置付けることができる。従って、細胞10が2本のエンドエフェクタ341a、341bをそれぞれ有するハンドリング部34及びハンドリング部44で操作されるため、細胞10を合計4本のエンドエフェクタで操作することができる。   In the micromanipulator 1, the handling unit 44 of the second operation unit 4 is moved only in the Z direction by the Z driving unit 43. Since the distal end of the handling unit 44 is positioned on the optical axis of the microscope 5, the distal end of the handling unit 44 can be easily positioned in the vicinity of the cell 10 positioned in the visual field of the microscope 5 by the XY stage 42. it can. On the other hand, the handling unit 34 of the first operation unit 3 is moved in the X direction, the Y direction, and the Z direction by the XY drive unit 31 and the Z drive unit 33, and the posture with respect to the cell 10 is changed by the θz actuator 315. . For this reason, the front-end | tip part of the operation element of the handling part 34 can be easily located in the vicinity of the cell 10 from arbitrary directions by (theta) z displacement. Accordingly, since the cell 10 is operated by the handling unit 34 and the handling unit 44 each having two end effectors 341a and 341b, the cell 10 can be operated by a total of four end effectors.

更に、ハンドリング部34のZ方向の駆動は重力に逆らう駆動のため、ステッピングモータ331aにかかる駆動負荷が増大する。マイクロマニピュレータ1では、第1操作ユニット3のZ駆動部33が、XY駆動部31を構成するパンタグラフ機構317の出力リンク317cに支持されている。このため、XY駆動部31のステッピングモータ311a、312aはZ駆動部33及びハンドリング部34を同時に駆動することとなるが、この駆動は平面上での駆動のため、各ステッピングモータにかかる駆動負荷を増大させずにすむ。従って、第1操作ユニット3では、X、Y、Zの3方向に駆動する各ステッピングモータにかかる駆動負荷の総和の増大を抑制することができ、エネルギー消費を抑制することができる。   Furthermore, since the driving of the handling unit 34 in the Z direction is a driving against gravity, the driving load applied to the stepping motor 331a increases. In the micromanipulator 1, the Z drive unit 33 of the first operation unit 3 is supported by the output link 317 c of the pantograph mechanism 317 constituting the XY drive unit 31. For this reason, the stepping motors 311a and 312a of the XY drive unit 31 simultaneously drive the Z drive unit 33 and the handling unit 34. Since this drive is performed on a flat surface, the drive load applied to each stepping motor is reduced. No need to increase. Therefore, in the 1st operation unit 3, the increase in the sum total of the drive load concerning each stepping motor driven to three directions of X, Y, and Z can be suppressed, and energy consumption can be suppressed.

また更に、マイクロマニピュレータ1では、θkアクチュエータ36、46により、ハンドリング部34、44が軸支された軸348を中心として回動される。このため、各把持指341が細胞10を上下方向や左右方向等の任意の向きで把持することができる。従って、θz変位、θk変位を制御することで、細胞10に対する操作を容易かつ適切に行うことができる。   Furthermore, in the micromanipulator 1, the handling portions 34 and 44 are rotated around the shaft 348 on which the handling portions 34 and 44 are pivotally supported by the θk actuators 36 and 46. Therefore, each gripping finger 341 can grip the cell 10 in an arbitrary direction such as a vertical direction or a horizontal direction. Therefore, by controlling the θz displacement and the θk displacement, the operation on the cell 10 can be performed easily and appropriately.

更にまた、各アクチュエータの電圧を調整しながら把持指341で細胞10を把持した場合は、様々な表面間力、例えば、静電気力により細胞10や操作した細胞10の断片等が把持指341に付着して離れなくなる。把持指341に細胞10等が付着していると、続いて細胞10を操作するときに障害となるため、付着した細胞10等を脱離させる操作が必要となる。本実施形態のマイクロマニピュレータ1では、ハンドリング部34、44がそれぞれ、細胞10等を脱離させる衝撃アクチュエータ75を有している。このため、把持指341に付着した細胞10等を容易に脱離させることができる。   Furthermore, when the cell 10 is grasped by the grasping finger 341 while adjusting the voltage of each actuator, various inter-surface forces, for example, the cell 10 or fragments of the manipulated cell 10 adhere to the grasping finger 341 by electrostatic force. And will not leave. If the cell 10 or the like is attached to the gripping finger 341, it becomes an obstacle when the cell 10 is subsequently operated. Therefore, an operation for detaching the attached cell 10 or the like is required. In the micromanipulator 1 of the present embodiment, the handling units 34 and 44 each have an impact actuator 75 that detaches the cell 10 or the like. For this reason, the cells 10 and the like attached to the gripping finger 341 can be easily detached.

なお、本実施形態では、ハンドリング部34、44に把持機能を発揮する把持指341を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。細胞10に対する操作機能、例えば、切断したり、すくい上げたりする機能に適した形状のエンドエフェクタを使用することができる。このことは、図9(A)に示すように、ナイフ状のエンドエフェクタ342を有するハンドリング部や、図9(B)に示すように、スプーン状のエンドエフェクタ343を有するハンドリング部を用いることで、実現することができる。マイクロマニピュレータ1では、ハンドリング部34、44が軸348を介してZ駆動部31、41にそれぞれ着脱可能に軸支されているため、ハンドリング部34、44を様々な機能を発揮する複数種のハンドリング部の中から選択して容易に交換することができる。この場合に、ハンドリング部の基部から先端部までの長さL(図7参照)が各ハンドリング部で同じに設定されているため、エンドエフェクタごとにハンドリング部の移動距離を調整する手間を回避することができる。   In the present embodiment, the gripping fingers 341 that exhibit the gripping function are exemplified in the handling units 34 and 44, but the present invention is not limited to this. An end effector having a shape suitable for an operation function for the cell 10, for example, a function of cutting or scooping up can be used. This can be achieved by using a handling part having a knife-like end effector 342 as shown in FIG. 9 (A) or a handling part having a spoon-like end effector 343 as shown in FIG. 9 (B). Can be realized. In the micromanipulator 1, since the handling units 34 and 44 are pivotally supported by the Z driving units 31 and 41 via the shaft 348, the handling units 34 and 44 can be handled in a variety of ways. It can be easily exchanged by selecting from the parts. In this case, since the length L (see FIG. 7) from the base portion to the distal end portion of the handling portion is set to be the same in each handling portion, the trouble of adjusting the moving distance of the handling portion for each end effector is avoided. be able to.

また、本実施形態では、第2操作ユニット4、第1操作ユニット3に、同じ把持機能の把持指341を有するハンドリング部34、44を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各操作ユニットで異なる機能のエンドエフェクタを有するハンドリング部を使用してもよい。例えば、第1操作ユニット4に把持機能の把持指341を有するハンドリング部、第2操作ユニット3に切断機能のエンドエフェクタ342(図9(A)参照)を有するハンドリング部をそれぞれ使用することができる。このようにすれば、第1操作ユニット4の操作で細胞10を把持し、ハンドリング部44をZ方向にのみ移動させる第2操作ユニット3の操作で細胞10を正確に切断することができる。   Further, in the present embodiment, the handling units 34 and 44 having the gripping fingers 341 having the same gripping function are illustrated in the second operation unit 4 and the first operation unit 3, but the present invention is not limited to this. A handling unit having an end effector having a different function in each operation unit may be used. For example, a handling unit having a gripping finger 341 having a gripping function in the first operation unit 4 and a handling unit having an end effector 342 having a cutting function (see FIG. 9A) can be used in the second operation unit 3, respectively. . If it does in this way, cell 10 can be correctly cut by operation of the 2nd operation unit 3 which grasps cell 10 by operation of the 1st operation unit 4, and moves handling part 44 only in the Z direction.

更に、本実施形態では、第2操作ユニット4によりXYステージ42をX、Y方向に移動する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、XYステージ42をZ方向にも移動可能としてもよい。このようにすれば、XYステージ42の移動の自由度を高めることができ、ハンドリング部44とXYステージ42に載置された細胞10との相対位置の操作を容易にすることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the example in which the XY stage 42 is moved in the X and Y directions by the second operation unit 4 has been shown, but the present invention is not limited to this, and for example, the XY stage 42 is moved in the Z direction. It may be movable. In this way, the degree of freedom of movement of the XY stage 42 can be increased, and the operation of the relative position between the handling unit 44 and the cell 10 placed on the XY stage 42 can be facilitated.

また更に、本実施形態では、複数のリンク及び複数の回転対偶を組み合わせて構成されたパンタグラフ機構317、417を例示したが、リンクの組合せを変えた種々のパンタグラフ機構を採用することができる。また、XY駆動部31、41にパンタグラフ機構を採用することなく、X方向、Y方向の直動機構を採用してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the pantograph mechanisms 317 and 417 configured by combining a plurality of links and a plurality of rotating pairs are illustrated, but various pantograph mechanisms having different link combinations can be employed. Moreover, you may employ | adopt the linear motion mechanism of a X direction and a Y direction, without employ | adopting a pantograph mechanism for XY drive parts 31 and 41. FIG.

更にまた、本実施形態では、ハンドリング部34、44の操作対象を同一の細胞10とする場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、操作対象となる細胞が異なっていてもよい。この場合には、第1、第2の操作ユニットでそれぞれの操作対象を操作する。また、XYステージ42に細胞10を載置した状態でXYステージ42を駆動する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第1操作ユニット3を駆動することで細胞10をXYステージ42に載置するようにしてもよい。   Furthermore, in this embodiment, although the case where the operation object of the handling parts 34 and 44 was made into the same cell 10 was illustrated, this invention is not limited to this, The cell used as operation object differs. Also good. In this case, each operation target is operated by the first and second operation units. Moreover, although the example which drives the XY stage 42 in the state which mounted the cell 10 on the XY stage 42 was shown, this invention is not limited to this, For example, by driving the 1st operation unit 3 The cell 10 may be placed on the XY stage 42.

また、本実施形態では、コントロールボックス8とマイクロマニピュレータ1とを接続ケーブル8で接続する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、コントロールボックス8に2つのマイコンを搭載し、それぞれを第1操作ユニット3及び第2操作ユニット4に接続するようにしてもよい。また、本実施形態では、顕微鏡5を挟んで両側に第1操作ユニット3、第2操作ユニット4をそれぞれ配置する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、2つの操作ユニットを並べて配置してもよく、それぞれのハンドリング部が直交する向きに配置してもよい。   Moreover, although the example which connects the control box 8 and the micromanipulator 1 with the connection cable 8 was shown in this embodiment, this invention is not limited to this. For example, two microcomputers may be mounted on the control box 8 and connected to the first operation unit 3 and the second operation unit 4, respectively. In the present embodiment, the example in which the first operation unit 3 and the second operation unit 4 are arranged on both sides of the microscope 5 is shown. However, the present invention is not limited to this. Two operation units may be arranged side by side, or each handling unit may be arranged in an orthogonal direction.

本発明は装置全体を複雑にすることなく微小物体を容易かつ適切に操作することが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ため、マイクロマニピュレータの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。   An object of the present invention is to provide a micromanipulator capable of easily and appropriately manipulating a minute object without complicating the entire apparatus, and thus contributes to the manufacture and sale of micromanipulators. Have potential.

本発明が適用可能な実施形態の微小物体ハンドリングシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a minute object handling system according to an embodiment to which the present invention is applicable. 微小物体ハンドリングシステムのマイクロマニピュレータの制御部の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the control part of the micromanipulator of a micro object handling system. 微小物体ハンドリングシステムのマイクロマニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of the micromanipulator of a minute object handling system. マイクロマニピュレータの平面図である。It is a top view of a micromanipulator. マイクロマニピュレータの正面図である。It is a front view of a micromanipulator. マイクロマニピュレータの右操作ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the right operation unit of a micromanipulator. マイクロマニピュレータの右操作ユニット及び顕微鏡の正面図である。It is a front view of the right operation unit of a micromanipulator and a microscope. ハンドリング部を一部切り欠いて示す正面図である。It is a front view which cuts and shows a handling part partially. 細胞に対し異なる操作機能を有するハンドリング部の斜視図であり、(A)はナイフ状のエンドエフェクタを有するハンドリング部、(B)はスプーン状のエンドエフェクタを有するハンドリング部である。It is a perspective view of the handling part which has a different operation function with respect to a cell, (A) is a handling part which has a knife-like end effector, (B) is a handling part which has a spoon-like end effector.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロマニピュレータ
3 第1操作ユニット
4 第2操作ユニット
31 XY駆動部(第1移動手段の1部)
33 Z駆動部(第2移動手段の1部)
34 ハンドリング部(第1操作手段)
41 XY駆動部(第3移動手段の1部)
42 XYステージ(移動ステージ)
43 Z駆動部(第4移動手段の1部)
44 ハンドリング部(第2操作手段)
311 X方向アクチュエータ(第1移動手段の1部)
312 Y方向アクチュエータ(第1移動手段の1部)
331 Z方向アクチュエータ(第2移動手段の1部)
341 把持指(操作子)
411 X方向アクチュエータ(第3移動手段の1部)
412 Y方向アクチュエータ(第3移動手段の1部)
431 Z方向アクチュエータ(第4移動手段の1部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micromanipulator 3 1st operation unit 4 2nd operation unit 31 XY drive part (1 part of 1st moving means)
33 Z drive part (part of second moving means)
34 Handling part (first operating means)
41 XY drive unit (part of third moving means)
42 XY stage (moving stage)
43 Z drive part (part of fourth moving means)
44 Handling part (second operating means)
311 X direction actuator (part of first moving means)
312 Y-direction actuator (part of the first moving means)
331 Z-direction actuator (part of second moving means)
341 Gripping finger (operator)
411 X direction actuator (part of third moving means)
412 Y direction actuator (part of third moving means)
431 Z-direction actuator (part of fourth moving means)

Claims (9)

微小物体を載置するための移動ステージと、
前記移動ステージの近傍に配置され、前記微小物体を操作するための第1操作子をX及びY方向に移動させる第1移動手段と、前記第1移動手段に支持され、前記第1操作子をZ方向に移動させる第2移動手段とを有する第1操作ユニットと、
前記移動ステージの近傍であって前記第1操作ユニットとは異なる位置に配置され、前記移動ステージをX及びY方向に移動させる第3移動手段と、微小物体を操作するための第2操作子をZ方向に移動させる第4移動手段とを有する第2操作ユニットと、
を備えたマイクロマニピュレータ。
A moving stage for placing micro objects;
A first moving means that is disposed in the vicinity of the moving stage and moves a first operating element for operating the minute object in the X and Y directions, and is supported by the first moving means, and the first operating element is A first operating unit having second moving means for moving in the Z direction;
A third moving means arranged near the moving stage and different from the first operating unit, for moving the moving stage in the X and Y directions, and a second operating element for operating a minute object. A second operating unit having fourth moving means for moving in the Z direction;
Micromanipulator equipped with.
前記第3移動手段は入力されたX及びY方向の変位を合成して拡大乃至縮小するパンタグラフ機構を有しており、該パンタグラフ機構の出力側に前記移動ステージが固着さ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。   The third moving means has a pantograph mechanism that synthesizes and enlarges or reduces the displacement in the input X and Y directions, and the moving stage is fixed to the output side of the pantograph mechanism. The micromanipulator according to claim 1. 前記第1操作ユニットは、更に、前記第1操作子の先端部を中心として該第1操作子がXY平面上で回動するように姿勢方向を変更する第1姿勢変更手段を有し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。   The first operation unit further includes first attitude changing means for changing the attitude direction so that the first operator rotates on the XY plane around the tip of the first operator. The micromanipulator according to claim 1, wherein: 前記第1及び第2操作子は前記第2及び第4移動手段にそれぞれ着脱可能に軸支さ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。   The micromanipulator according to claim 1, wherein the first and second operating elements are pivotally supported by the second and fourth moving units, respectively. 前記第1及び第2操作ユニットの少なくとも一方は、更に、前記第1及び第2操作子が軸支された軸を中心として該第1及び第2操作子が回動するように姿勢方向を変更する第2姿勢変更手段を有していることを特徴とする請求項4に記載のマイクロマニピュレータ。   At least one of the first and second operation units further changes the posture direction so that the first and second operation elements rotate about an axis on which the first and second operation elements are pivotally supported. The micro manipulator according to claim 4, further comprising second posture changing means. 前記第1及び第2操作子は、複数種の操作子の中から選択され着脱可能なことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のマイクロマニピュレータ。   The micromanipulator according to claim 4 or 5, wherein the first and second operators are selected from a plurality of types of operators and can be attached and detached. 前記複数種の操作子は、基部から先端部までの長さが同じに設定されていることを特徴とする請求項6に記載のマイクロマニピュレータ。   The micromanipulator according to claim 6, wherein the plurality of types of operators are set to have the same length from the base to the tip. 前記第1及び第2操作ユニットは、更に、前記第1及び第2操作子にそれぞれ衝撃を付与する衝撃付与手段を有し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。   2. The micromanipulator according to claim 1, wherein the first and second operation units further include impact applying means for applying an impact to the first and second operation elements, respectively. 前記衝撃付与手段は、前記第1及び第2操作子をそれぞれ係止する係止部材と、前記第1及び第2操作子にそれぞれ付勢力を付与する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗する駆動力を前記第1及び第2操作子に付与するそれぞれのアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動力で駆動された前記第1及び第2操作子をそれぞれ当接させるための当接部材とを有し、前記付勢部材の付勢力で前記係止部材に係止された前記第1及び第2操作子を前記アクチュエータの駆動力で前記係止部材から離間させ、前記当接部材に前記第1及び第2操作子を衝突させることにより前記第1及び第2操作子にそれぞれ衝撃を付与することを特徴とする請求項8に記載のマイクロマニピュレータ。   The impact applying means includes a locking member that locks the first and second operating elements, an urging member that applies an urging force to the first and second operating elements, and an urging force applied to the urging member. Each actuator for applying a driving force against the force to the first and second operating elements, and an abutting member for bringing the first and second operating elements driven by the driving force of the actuator into contact with each other The first and second operating elements locked to the locking member by the biasing force of the biasing member are separated from the locking member by the driving force of the actuator, and the contact member is 9. The micromanipulator according to claim 8, wherein an impact is applied to each of the first and second operating elements by causing the first and second operating elements to collide with each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013524290A (en) * 2010-04-15 2013-06-17 モレキュラー マシーンズ アンド インダストリーズ アクチエンゲゼルシャフト Micro-manipulation system with capillary protection device

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JP2013524290A (en) * 2010-04-15 2013-06-17 モレキュラー マシーンズ アンド インダストリーズ アクチエンゲゼルシャフト Micro-manipulation system with capillary protection device

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