JP2012115179A - Microinjection actuator - Google Patents

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裕之 山田
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直樹 丸井
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microinjection apparatus in which introducing of an introducing substance to transductants, such as a cell can be carried out certainly and efficiently by two or more injection needles, and improvement in treatment efficiency is possible, and which can eliminate displacement in a tip of an injection needle affected by assembly accuracy.SOLUTION: A conveyer 4 for moving an injection needle 11 has two degrees of freedom which make a first moving body 41 and a second moving body 42 to freely advance and retreat in directions which intersect perpendicularly and mutually at least. A first and a second advance and retreat driving units 45 and 46 which make the first and the second moving bodies 41 and 42 move respectively are installed at a base 40. A first sensor S1 which detects relative displacement of the base 40 and the first moving body 41, and a second sensor S2 which detects relative displacement of the first moving body 41 and the second moving body 42 are formed. Signals of these sensors S1 and S2 are used, and a conveyance controller 80 controls the first and the second advance and retreat driving units 45 and 46. A correction means 88a which corrects controlling of the conveyance controller 80 is prepared.

Description

この発明は、顕微鏡下で、細胞等の被導入体内に遺伝子細胞因子等の導入物質を微小な注入針により導入するマイクロインジェクション装置に関する。   The present invention relates to a microinjection apparatus that introduces a substance to be introduced, such as a gene cell factor, into a body to be introduced such as a cell with a minute injection needle under a microscope.

代表的な細胞内への物質導入方法には、エレクトロポレーション(電気的)、リポフェクション(化学的)、ベクター法(生物的)、マイクロインジェクション法(機械的)、レーザインジェクション(光学的)がある。電気的な方式は、大電流によって細胞膜を破るため細胞の損傷が大きい。化学的方式は、導入できる遺伝子に制限があり、導入効率が低い。生物的方式は、導入できる遺伝子の種類に制限があり、また安全性の問題といった欠点があった。マイクロインジェクション法は、インジェクション位置を高精度で制御することで、確実に細胞内に物質を注入することができる特長がある。キャピラリ(微小針)を用いてマイクロインジェクションを行う方法が特許文献1に記載されている。   Typical methods for introducing substances into cells include electroporation (electrical), lipofection (chemical), vector method (biological), microinjection method (mechanical), and laser injection (optical). . In the electrical method, the cell membrane is broken by a large current, so that the cell is greatly damaged. The chemical method is limited in the genes that can be introduced, and the introduction efficiency is low. Biological methods have limitations such as the limitation of the types of genes that can be introduced and safety issues. The microinjection method has an advantage that a substance can be reliably injected into a cell by controlling the injection position with high accuracy. Patent Document 1 describes a method of performing microinjection using a capillary (microneedle).

細胞内に遺伝子を導入する方法には上記の方法が挙げられるが、確実性と効率性の両方を有した技術はまだ無い。細胞1個1個に遺伝子を導入するマイクロインジェクション法は最も確実な方法であるが、その操作には熟練と時間を要し、そのためスループットが低いことが問題であった。マイクロインジェクション法のスループットを高くする方法として、例えば特許文献2に記載された方法のように、多数の注入針を規則的に配列したマイクロキャピラリーアレイを開発し、これに対応した位置にチャンバーを有するマイクロチャンバーアレイを用いて、一括注入を試みた例がある。   Although the above-mentioned method is mentioned as a method for introducing a gene into a cell, there is still no technology having both certainty and efficiency. The microinjection method in which a gene is introduced into each cell is the most reliable method, but the operation requires skill and time, so that the throughput is low. As a method for increasing the throughput of the microinjection method, for example, as in the method described in Patent Document 2, a microcapillary array in which a large number of injection needles are regularly arranged has been developed, and a chamber is provided at a position corresponding to this. There is an example of trying batch injection using a microchamber array.

図20に、マイクロインジェクション法を適用した装置の従来例を示す。このマイクロインジェクション装置では、被導入体である細胞を収容したシャーレ90を容器載置台91で把持し、シャーレ90の内部の局部平面画像を撮像手段92で撮像し、その平面画像を画像処理手段93で処理することにより、細胞の位置情報を得る。この容器載置台91を、XYステージ装置からなる水平2軸方向の容器位置調整手段に94よって移動させることで、注入針95の挿入方向に細胞が位置するように細胞の位置決めを行う。次に、注入針95を保持したマニピュレータを、Zステージ装置96を有する搬送手段97によって注入針95の挿入方向に移動させる。このように、位置決めされた細胞に対して注入針95を突き刺し、注入針95の内部に充填された導入物質を細胞に導入する。これら一連の動作は、制御装置98の制御により自動的に行われる。搬送手段97には、超音波モータやボールねじが使用される。   FIG. 20 shows a conventional example of an apparatus to which the microinjection method is applied. In this microinjection apparatus, a petri dish 90 containing cells to be introduced is gripped by a container mounting table 91, a local planar image inside the petri dish 90 is captured by an imaging unit 92, and the planar image is image processing unit 93. The position information of the cells is obtained by processing in step (1). The container mounting table 91 is moved by a horizontal biaxial direction container position adjusting means composed of an XY stage device by 94, thereby positioning the cells so that the cells are positioned in the insertion direction of the injection needle 95. Next, the manipulator holding the injection needle 95 is moved in the insertion direction of the injection needle 95 by the conveying means 97 having the Z stage device 96. In this way, the injection needle 95 is pierced into the positioned cell, and the introduction substance filled in the injection needle 95 is introduced into the cell. These series of operations are automatically performed under the control of the control device 98. An ultrasonic motor or a ball screw is used for the conveying means 97.

特許第2624719号公報Japanese Patent No. 2624719 特許第3035608号公報Japanese Patent No. 3035608

細胞の形状、大きさ、弾性力が異なるため、細胞に対する注入針の位置制御を一括で行う特許文献2等のマイクロキャピラリーアレイ方式では、多くの細胞に対して針が刺さらないか、あるいは多くの細胞を破壊するといった結果になっている。また、マイクロキャピラリーアレイを用いる方式は、細胞をマイクロキャピラリーアレイと同位置に配列させる必要があるため、培養液内で移動可能な浮遊細胞のみに対応でき、培地やシャーレの底に付着した細胞には使用することができない。   Since the shape, size, and elastic force of the cells are different, the microcapillary array system such as Patent Document 2 that collectively controls the position of the injection needle with respect to the cells does not pierce many cells, or many The result is that the cells are destroyed. In addition, since the method using the microcapillary array requires cells to be arranged at the same position as the microcapillary array, it can only handle floating cells that can move in the culture solution, and can be used for cells attached to the bottom of the medium or petri dish. Can not be used.

マイクロインジェクション法のハイスループット化のために注入物質の注入速度の向上やマニピュレータの位置決め速度の向上が図られている。現在、1秒以下で1個の細胞の注入処理を実現したものがある。しかし、医療用途の要求では、導入物質の種類を問わないこと、導入効率が高いこと、および物質導入細胞を大量に供給できることが要求され、特に重要な物質導入細胞を大量に供給できる要求は現状では満たすことができない。   In order to increase the throughput of the microinjection method, the injection speed of the injected substance and the positioning speed of the manipulator are improved. Currently, there is one that achieves a single cell injection process in less than 1 second. However, the requirements for medical use are not limited to the type of substance to be introduced, high introduction efficiency, and the ability to supply a large amount of substance-introduced cells. It cannot be satisfied.

複数の注入針を使用したくても、現状は注入針を装備したマニピュレータの寸法が大きいため、マニピュレータの複数配置ができないといった問題がある。また、現在のマイクロインジェクション装置では、細胞の位置決めには細胞が入ったシャーレステージを移動し、注入針を装備したマニピュレータは細胞に注入針を穿刺する方向にのみ移動するため、複数の細胞の位置決めを同時に行うことができなかった。   Even if it is desired to use a plurality of injection needles, there is a problem in that a plurality of manipulators cannot be arranged because the size of a manipulator equipped with injection needles is large at present. In the current microinjection device, the cell stage is moved by moving the petri dish stage, and the manipulator equipped with the injection needle moves only in the direction to puncture the injection needle. Could not be done at the same time.

例えば、図20に示す現在のマイクロインジェクション装置では、細胞を位置決めするために、細胞を収容したシャーレ90を支持する容器載置台91を容器位置調整手段94により移動させ、注入針95を装備したマニピュレータを、細胞に注入針96を挿入する方向にのみ移動させるため、複数の細胞を位置決めして各細胞に注入針95を同時に挿入することができなかった。   For example, in the current microinjection apparatus shown in FIG. 20, a manipulator equipped with an injection needle 95 by moving a container mounting table 91 that supports a petri dish 90 containing cells by a container position adjusting means 94 in order to position cells. Is moved only in the direction in which the injection needle 96 is inserted into the cell, it was impossible to position a plurality of cells and insert the injection needle 95 into each cell simultaneously.

また、注入針95の搬送手段において、注入針95が直交するX軸方向およびY軸方向の2自由度を移動する場合、例えばX軸移動機構上にY軸移動機構を積み重ねるように配置していた。そのため、X軸移動機構は注入針95とY軸移動機構との両方を駆動することになるため、高速移動が困難であった。   When the injection needle 95 moves in two degrees of freedom in the X-axis direction and the Y-axis direction in which the injection needle 95 is orthogonal, for example, the Y-axis movement mechanism is stacked on the X-axis movement mechanism. It was. Therefore, since the X-axis moving mechanism drives both the injection needle 95 and the Y-axis moving mechanism, high-speed movement is difficult.

そこで、本件出願人は、マイクロインジェクション法のスループットを高くする上記手法において、以下の方策を講じることで、複数のマニピュレータを並行に高速で駆動させることを試みた。すなわち、複数の注入針をそれぞれ個別に移動可能に移動させる複数の搬送手段は、少なくとも2自由度を持っているものとし、基台に対し第1の移動体を直線方向に進退自在に設置し、この第1の移動体の上に第2の移動体を前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置し、この第2の移動体に、注入針を保持するマニピュレータを支持させる。第1の移動体を進退させる第1の進退駆動手段、および第2の移動体を進退させる第2の進退駆動手段は共に基台に設置し、移動体を案内するガイド部分と進退駆動手段等の動力部分とを分離させる。これにより、注入針の先端の位置決めをマニピュレータ単独で行うことが可能となる。また、搬送手段の小型化、各移動体の質量低減ができ、各マニピュレータを高速で駆動させられる。   Therefore, the present applicant tried to drive a plurality of manipulators in parallel at high speed by taking the following measures in the above-described method for increasing the throughput of the microinjection method. In other words, the plurality of transfer means for moving the plurality of injection needles individually so as to be movable are assumed to have at least two degrees of freedom, and the first moving body is installed to be movable in the linear direction with respect to the base. The second moving body is installed on the first moving body so as to be able to advance and retreat in a direction orthogonal to the linear direction, and the manipulator holding the injection needle is supported by the second moving body. The first advancing / retreating drive means for advancing / retreating the first moving body and the second advancing / retreating driving means for advancing / retreating the second moving body are both installed on the base, and a guide portion for guiding the moving body, advancing / retreating driving means, etc. To separate the power part. As a result, the tip of the injection needle can be positioned by the manipulator alone. Further, the transport means can be reduced in size and the mass of each moving body can be reduced, and each manipulator can be driven at high speed.

しかし、上記構成は、第1の移動体の上に第2の移動体が設置されているため、組立精度の影響によって、一方の移動体の動作が他方の移動体に干渉して、注入針の位置で大きな位置差が生じる原因となる。例えば、第1の進退駆動手段の駆動で第1の移動体を移動させるとき、第2の進退駆動手段が駆動されていなくても、第1の移動体に設置された第2の移動体が変位することがある。この変位は僅かであっても、注入針の先端では大きな変位となる。   However, in the above configuration, since the second moving body is installed on the first moving body, the operation of one moving body interferes with the other moving body due to the influence of assembly accuracy, and the injection needle This causes a large position difference at the position. For example, when the first moving body is moved by driving the first advance / retreat driving means, the second moving body installed in the first moving body is not driven even if the second advance / retreat driving means is not driven. May be displaced. Even if this displacement is slight, it is a large displacement at the tip of the injection needle.

注入針の先端位置をCCDカメラで測定して制御する方法もあるが、この方法は画像から注入針の先端位置を計算するのに時間を要し、インジェクション処理速度の問題から毎回行うことはできない。レーザ変位計を用いる場合も、移動する注入針の先端位置を正確に検出することは難しい。また、レーザ変位計は高価であるという問題もある。   There is also a method of controlling the tip position of the injection needle by measuring with a CCD camera, but this method requires time to calculate the tip position of the injection needle from the image and cannot be performed every time due to the problem of the injection processing speed. . Even when a laser displacement meter is used, it is difficult to accurately detect the tip position of the moving injection needle. Another problem is that the laser displacement meter is expensive.

この発明の目的は、細胞等の被導入体への導入物質の導入を、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理効率の向上が可能であり、組立精度に影響される注入針の先端での変位を排除することができるマイクロインジェクション装置を提供することを課題としている。   An object of the present invention is that introduction of a substance to be introduced, such as a cell, can be efficiently and reliably performed with a plurality of injection needles, processing efficiency can be improved, and the assembly accuracy is affected. An object of the present invention is to provide a microinjection device that can eliminate displacement at the tip of an injection needle.

この発明のマイクロインジェクション装置は、内部に導入物質が充填された注入針を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入する装置であって、前記被導入体の入った容器の位置を調整する容器位置調整手段と、この容器位置調整手段で位置調整された容器の内部の被導入体に対して複数の注入針をそれぞれ個別に移動させる複数の搬送手段と、前記容器位置調整手段により位置調整された前記容器の内部を拡大用のレンズを通して撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた画像から被導入体の位置を判定する位置判定手段と、この位置判定手段によって得られた位置情報に応じて前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる搬送制御手段とを備え、前記搬送手段は、少なくとも第1の移動体と第2の移動体とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を持っていて、第2の移動体に前記注入針を支持し、前記第1の移動体が第1のガイドを介して基台に直線方向に進退自在に設置され、第1の移動体の上に第2のガイドを介して第2の移動体が、前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置され、前記第1の移動体および第2の移動体をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段が前記基台に設置され、前記第2の進退駆動手段の出力部材が、第2の移動体に対して進退可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触し、前記基台と前記第1の移動体との相対変位を検出する第1のセンサと、前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対変位を検出する第2のセンサとを有し、前記搬送制御手段は、前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報と、少なくとも前記第1および第2のセンサの信号とから、前記第1および第2の進退駆動手段を制御するものであり、前記第1の移動体が移動するときに、前記注入針の先端において前記第1の移動体の移動方向と直交する向きに生じた変位が小さくなるように、前記搬送制御手段の制御を補正する補正手段を設けたことを特徴とする。   The microinjection apparatus of the present invention is an apparatus for introducing an introduced substance into an introduced body by inserting an injection needle filled with the introduced substance into the introduced body, and a container containing the introduced body A container position adjusting means for adjusting the position of the container, a plurality of conveying means for individually moving a plurality of injection needles with respect to the introduction body inside the container whose position is adjusted by the container position adjusting means, and the container position An imaging unit that images the inside of the container whose position has been adjusted by the adjusting unit through a magnifying lens, a position determination unit that determines the position of the introducer from the image obtained by the imaging unit, and the position determination unit Transport control means for causing each of the transport means to move the injection needle according to the obtained position information, and the transport means includes at least a first moving body and a second moving body. It has two degrees of freedom to be able to advance and retreat in directions orthogonal to each other. The injection needle is supported by a second moving body, and the first moving body is linearly connected to the base via the first guide. The second movable body is installed on the first movable body via a second guide so as to be movable back and forth in a direction perpendicular to the linear direction. The first movable body and the first movable body The first advancing / retreating driving means and the second advancing / retreating driving means for advancing and retreating each of the two moving bodies are installed on the base, and an output member of the second advancing / retreating driving means moves forward and backward with respect to the second moving body. A first sensor that is connected to or in contact with a direction orthogonal to a possible direction to detect relative displacement between the base and the first moving body, and the first moving body And a second sensor for detecting relative displacement between the second moving body and the transport control. The means controls the first and second advancing / retreating means from the position information of the introduced body obtained by the position determining means and at least the signals of the first and second sensors, When the first moving body moves, the control of the transport control means is corrected so that the displacement generated in the direction perpendicular to the moving direction of the first moving body becomes small at the tip of the injection needle. A correction means is provided.

この構成によると、前記搬送手段は、移動体と進退駆動手段を分離し、各自由度に対する進退駆動手段をいずれも基台に設置したため、搬送手段を小型化でき、また移動体の質量を低減できて搬送手段の高速駆動が可能となる。各自由度に対する進退駆動手段をいずれも基台に設置したが、基台に対して第1の移動体を介して設置される第2の移動体に対しては、第2の進退駆動手段の出力部材が、その進退可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触するため、第1の移動体の移動した位置に係わらず、第2の進退駆動手段の進退駆動を第2の移動体に伝達することができる。   According to this configuration, the conveying means separates the moving body and the advancing / retreating driving means, and the advancing / retreating driving means for each degree of freedom are installed on the base, so that the conveying means can be reduced in size and the mass of the moving object is reduced. As a result, the conveying means can be driven at high speed. Although the advancing / retreating driving means for each degree of freedom are all installed on the base, the second advancing / retreating driving means of the second moving body installed on the base via the first moving body is provided. The output member is movably connected to or in contact with the direction orthogonal to the advancing / retreating direction, so that the advancing / retreating drive of the second advancing / retreating drive unit is performed regardless of the position of the first moving body Can be transmitted to the second moving body.

また、搬送手段を小型化することができるため、細胞等の被導入体が入ったシャーレ等の容器の周辺に複数の搬送手段を配置することができる。そのため、複数の被導入体に対して注入針の先端の位置決めを同時に行うことができ、一度に多数の被導入体へのインジェクション処理を実行することができ、ハイスループット化が可能となる。   In addition, since the conveying means can be reduced in size, a plurality of conveying means can be arranged around a container such as a petri dish containing an introduced body such as a cell. Therefore, the positioning of the tip of the injection needle can be performed simultaneously with respect to a plurality of introduced bodies, and injection processing to a large number of introduced bodies can be executed at a time, thereby enabling high throughput.

被導入体の導入に際しては、被導入体を収容した容器の位置を容器位置調整手段で調整し、位置調整された容器の内部の平面視画像を撮像手段で撮像し、その画像から細胞位置を位置判定手段で判定することで各注入針の担当する細胞等の被導入体を決定する。このとき、拡大用のレンズにより前記容器を局部的に拡大し、細胞等の被導入体の位置を画像処理することで、被導入体の位置を精度良く認識できる。また、例えば、認識した細胞等の被導入体の画像内での位置関係から、各搬送手段で担当する被導入体を決定することができる。   When introducing the introduced body, the position of the container containing the introduced body is adjusted by the container position adjusting means, a planar view image inside the position-adjusted container is taken by the imaging means, and the cell position is determined from the image. By determining the position by the position determining means, an introduced body such as a cell in charge of each injection needle is determined. At this time, the position of the introduced body can be recognized with high accuracy by locally enlarging the container with the magnifying lens and performing image processing on the position of the introduced body such as cells. In addition, for example, from the positional relationship in the image of the introducer such as the recognized cells, the introducer in charge of each transport unit can be determined.

このように各注入針の担当する被導入体を決定した後、各注入針を個別に複数の搬送手段で移動させて各被導入体に注入針をそれぞれ挿入することにより、各被導入体に導入物質を導入する。このため、細胞等の複数の被導入体への導入物質の導入を同時に行うことができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。また、少なくとも2種類以上の種類の異なる注入物質を注入針毎に充填しておき、同じ被導入体に順次導入することにより、被導入体に複数種の導入物質をあらかた同時に導入することが可能となる。よって、注入針の注入物質の入れ替えなく複数種の導入物質の導入ができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。   After determining the introduction body to be in charge of each injection needle in this way, each injection needle is individually moved by a plurality of conveying means, and the injection needle is inserted into each introduction body, whereby each introduction body is inserted into each introduction body. Introduce introduced material. For this reason, the introduction substance can be simultaneously introduced into a plurality of introduction bodies such as cells, and the efficiency of the injection process can be improved. In addition, it is possible to introduce multiple types of introduction substances into the introduction body at the same time by filling each injection needle with at least two different types of injection substances and sequentially introducing them into the same introduction body. It becomes. Therefore, a plurality of kinds of introduction substances can be introduced without replacing the injection substance in the injection needle, and the efficiency of the injection process can be improved.

また、この構成のマイクロインジェクション装置は、搬送制御手段により、位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報と、第1および第2のセンサの信号とから、第1および第2の進退駆動手段を制御し、さらに補正手段により、第1の移動体が移動するときに、注入針の先端において第1の移動体の移動方向と直交する向きに生じた変位が小さくなるように、前記搬送制御手段の制御を補正する。それにより、組立精度に影響される注入針の先端での変位を排除することができる。特に、第2の移動体に、第1の移動体の進退方向および第2の移動体の進退方向のいずれとも直交する軸回りに回転する運動が生じた場合、注入針の先端に大きな変位が現れるが、この変位を排除するのに上記補正が有効である。   In the microinjection apparatus having this configuration, the first and second advance / retreat driving is performed by the transport control means from the position information of the introduced body obtained by the position determination means and the signals of the first and second sensors. When the first moving body moves by controlling the means and further by the correcting means, the transfer is performed so that the displacement generated in the direction perpendicular to the moving direction of the first moving body is reduced at the tip of the injection needle. The control of the control means is corrected. Thereby, the displacement at the tip of the injection needle which is affected by the assembly accuracy can be eliminated. In particular, when the second moving body undergoes a movement that rotates about an axis that is orthogonal to both the advancing / retreating direction of the first moving body and the advancing / retreating direction of the second moving body, a large displacement occurs at the tip of the injection needle. Although it appears, the above correction is effective to eliminate this displacement.

この発明において、前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対変位を検出する第3のセンサを、前記第2のセンサに対し前記第1の移動体の進退方向に離れた位置に設けるのが良い。
第3のセンサを設けると、第2のセンサの信号と第3のセンサの信号とを比較することで、第2の移動体の後述の回転運動を推定することができる。
In this invention, the position where the third sensor for detecting the relative displacement between the first moving body and the second moving body is separated from the second sensor in the advancing / retreating direction of the first moving body. It is good to provide in.
When the third sensor is provided, a rotational motion described later of the second moving body can be estimated by comparing the signal of the second sensor and the signal of the third sensor.

前記第3のセンサを設ける場合、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号と前記第2の進退駆動手段の制御量の変化とから、前記第2の移動体が、前記第1の移動体に対して前記第2の移動体の進退方向に移動する運動である並進運動をしたか、前記第1の移動体の進退方向および前記第2の移動体の進退方向のいずれとも直交する軸の回りに回転する運動である回転運動をしたか、前記並進運動と回転運動の両方をしたかを判定し、その判定結果に応じて前記第2の進退駆動手段の制御目標値を補正する補正量を決定するのが良い。これにより、第2の移動体の運動状況に合った補正を行える。   In the case where the third sensor is provided, the correction means causes the second moving body to change the first movement based on a signal from the third sensor and a change in the control amount of the second advance / retreat driving means. A translational movement that is a movement that moves in the advancing / retreating direction of the second moving body relative to the body, or an axis that is orthogonal to both the advancing / retreating direction of the first moving body and the advancing / retreating direction of the second moving body A correction for determining whether or not the rotary motion, which is a motion that rotates around, or both the translational motion and the rotational motion is performed, and correcting the control target value of the second forward / backward drive means according to the determination result It is good to determine the amount. Thereby, the correction | amendment suitable for the movement condition of the 2nd moving body can be performed.

例えば、前記補正手段により、前記第2の移動体が並進運動をしたと判定されたとき、前記搬送制御手段は、前記第2の進退駆動手段の制御量の変化から、並進運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行うのが良い。この搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の進退駆動手段の制御量を操作して、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させて行う
このように補正することにより、第2の移動体が並進運動しても、注入針の先端を目標位置に精度良く位置決めできる。
For example, when it is determined by the correcting means that the second moving body has made a translational movement, the transfer control means may change the injection needle after the translational movement from a change in the control amount of the second advancing / retreating driving means. The target movement amount of the first and second moving bodies is calculated from the position of the tip of the injection needle obtained by this calculation and the position information of the introduced body obtained by the position determining means. To correct the position of the tip of the injection needle. The position correction of the tip of the injection needle by the transport control means is performed by operating the control amount of the second advance / retreat driving means and moving the second moving body along the second guide. By correcting to, even if the second moving body is translated, the tip of the injection needle can be accurately positioned at the target position.

また、前記補正手段により、前記第2の移動体が回転運動をしたと判定されたとき、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号の変化から第2の移動体の回転角を演算し、前記搬送制御手段は、前記第2のセンサから前記注入針の先端までの距離と前記第2の移動体の回転角とから、回転運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行うのが良い。第2のセンサから注入針の先端までの距離は、予め記憶させてある既知の値である。この搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の進退駆動手段の制御量を操作して、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させて行う。
このように補正することにより、第2の移動体が回転運動しても、注入針の先端を目標位置に精度良く位置決めできる。
Further, when it is determined by the correcting means that the second moving body has made a rotational movement, the correcting means calculates the rotation angle of the second moving body from the change in the signal of the third sensor. The transfer control means calculates the position of the tip of the injection needle after the rotational movement from the distance from the second sensor to the tip of the injection needle and the rotation angle of the second moving body. The target movement amount of the first and second moving bodies is calculated from the position of the tip of the injection needle obtained by the above and the position information of the introduced body obtained by the position determination means, and the position of the tip of the injection needle is calculated. It is better to make corrections. The distance from the second sensor to the tip of the injection needle is a known value stored in advance. The position correction of the tip of the injection needle by the conveyance control means is performed by operating the control amount of the second advance / retreat driving means and moving the second moving body along the second guide.
By correcting in this way, the tip of the injection needle can be accurately positioned at the target position even if the second moving body rotates.

前記搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させる第1回目の位置補正を行い、この第1回目の補正終了後、同様に第2回目以降の位置補正を繰り返し行うのが望ましい。
このように繰り返し位置補正すれば、第2の移動体が回転運動したときに、注入針の先端の位置をより一層精度良く位置決めできる。
For the position correction of the tip of the injection needle by the transport control means, the first position correction for moving the second moving body along the second guide is performed, and after the first correction is completed, the same is performed. It is desirable to repeat the second and subsequent position corrections.
By repeatedly correcting the position in this way, the position of the tip of the injection needle can be positioned with higher accuracy when the second moving body rotates.

また、前記補正手段により、前記第2の移動体が並進運動と回転運動の両方をしたかと判定されたとき、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号の変化から第2の移動体の回転角を演算し、前記搬送制御手段は、前記第2の進退駆動手段の制御量の変化から、並進運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行い、その後、前記第2のセンサから前記注入針の先端までの距離と前記第2の移動体の回転角とから、回転運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行う
つまり、先に第2の移動体が並進運動をしたと判定されたときの位置補正を行い、次いで第2の移動体が回転運動をしたと判定されたときの位置補正を行う。この順番で位置補正を行うと、補正の制御を簡略にできる。
Further, when it is determined by the correction means that the second moving body has performed both translational movement and rotational movement, the correction means detects the second moving body from the change in the signal of the third sensor. A rotation angle is calculated, and the transfer control means calculates the position of the tip of the injection needle after translational movement from the change in the control amount of the second advance / retreat driving means, and the tip of the injection needle obtained by this calculation And a target movement amount of the first and second moving bodies from the position information of the introduced body obtained by the position determining means, and correcting the position of the tip of the injection needle, The position of the tip of the injection needle after rotational movement is calculated from the distance from the sensor 2 to the tip of the injection needle and the rotation angle of the second moving body, and the tip of the injection needle obtained by this calculation is calculated. Position and position of the introduced body obtained by the position determining means The target movement amount of the first and second moving bodies is calculated from the information, and the position of the tip of the injection needle is corrected. That is, the position when it is determined that the second moving body has previously translated. Correction is performed, and then position correction is performed when it is determined that the second moving body has made a rotational motion. When position correction is performed in this order, correction control can be simplified.

前記第1ないし第3の各センサは、磁気式のセンサであっても良く、光学式のセンサであっても良い。
いずれのセンサでも、基台および各移動体間の各相対位置を検出することができる。
Each of the first to third sensors may be a magnetic sensor or an optical sensor.
Any sensor can detect each relative position between the base and each moving body.

この発明において、前記第1のガイドおよび第2のガイドは、固定側部材である前記基台または前記第1の移動体に設置されたレールと、移動側部材である前記第1の移動体または前記第2の移動体に設けられ前記レールに沿って進退自在な被案内体とでなる場合、前記第1のガイドおよび第2のガイドのいずれかまたは両方につき、前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させる予圧発生手段を設けるのが良い。
上記予圧発生手段を設けると、搬送手段における固定側部材に対する移動側部材の案内部の剛性を高めることができ、第1のガイドによる第1の移動体の案内の精度、および第2のガイドによる第2の移動体の案内の精度が向上する。それにより、注入針の先端を精度良く位置決めすることができる。
In this invention, the first guide and the second guide are a rail installed on the base or the first moving body which is a fixed side member, and the first moving body or the moving side member which is a moving side member. In the case of a guided body provided on the second moving body and capable of moving back and forth along the rail, between either the rail or the guided body, either or both of the first guide and the second guide It is preferable to provide preload generating means for generating preload.
When the preload generating means is provided, the rigidity of the guide portion of the moving side member with respect to the fixed side member in the conveying means can be increased, the accuracy of guiding the first moving body by the first guide, and the second guide The accuracy of guidance of the second moving body is improved. Thereby, the tip of the injection needle can be accurately positioned.

例えば、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材のうちの一方に永久磁石を配置し、かつ他方に磁性体を配置し、これら永久磁石と磁性体との磁気吸引力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとすることができる。
あるいは、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材の対向面に、異なる磁極同士が向かい合うように永久磁石をそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石の磁気吸引力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとしても良い。
さらに、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材の対向面に、同じ磁極同士が向かい合うように永久磁石をそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石の磁気反発力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとしても良い。
上記各予圧発生手段は、いずれも第1および第2の各ガイドに個々に予圧をかけるのではなく、固定側部材と移動側部材間に予圧をかけることで、各ガイドのレールと被案内体間に予圧を発生させる。そのため、第1および第2の各ガイドに予圧を発生させるための機構を設けずに済み、構造を簡単にできる。その結果、搬送手段の小型化、各移動体の質量低減を図ることができて、各マニピュレータを高速で駆動させるのに有利である。
For example, the preload generating means includes a permanent magnet disposed on one of the fixed side member and the movable side member, and a magnetic body disposed on the other side, and the rail is generated by a magnetic attraction force between the permanent magnet and the magnetic body. And a preload can be generated between the guided bodies.
Alternatively, the preload generating means arranges permanent magnets on opposite surfaces of the fixed side member and the moving side member so that different magnetic poles face each other, and the rail and the covered member are applied by the magnetic attraction force of these two permanent magnets. A preload may be generated between the guide bodies.
Further, the preload generating means arranges permanent magnets on opposite surfaces of the fixed side member and the moving side member so that the same magnetic poles face each other, and the rail and the covered member are applied by the magnetic repulsive force of these two permanent magnets. A preload may be generated between the guide bodies.
Each of the preload generating means does not apply preload to the first and second guides individually, but applies preload between the stationary member and the moving member, so that the rail of each guide and the guided body. Generate preload in between. Therefore, it is not necessary to provide a mechanism for generating preload in each of the first and second guides, and the structure can be simplified. As a result, the conveyance means can be reduced in size and the mass of each moving body can be reduced, which is advantageous for driving each manipulator at high speed.

この発明において、前記位置判定手段が、前記撮像手段によって得られた画像から、被導入体の位置と前記注入針の先端の位置との相対位置を測定する機能を有する場合、前記搬送制御手段に、前記位置判定手段により測定された前記相対位置が近くなるように、前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる微調整用動作制御部を設けるのが良い。
被導入体の位置と注入針の先端位置とが接近してくると、撮像手段によって両者を同時に撮像することが可能になる。そのため、撮像手段によって得られた画像から、被導入体の位置と注入針の先端位置との相対位置を測定することができる。画像から相対位置を直接測定すれば、一部の演算処理を省略することができて、注入針先端の位置決めの微調整が容易になる。
In this invention, when the position determination means has a function of measuring the relative position between the position of the introducer and the tip of the injection needle from the image obtained by the imaging means, the conveyance control means It is preferable to provide a fine adjustment operation control unit that causes each of the transporting means to move the injection needle so that the relative position measured by the position determining means is close.
When the position of the introducer and the tip position of the injection needle approach each other, it becomes possible to image both simultaneously by the imaging means. Therefore, the relative position between the position of the introducer and the tip position of the injection needle can be measured from the image obtained by the imaging means. If the relative position is directly measured from the image, a part of the calculation processing can be omitted, and fine adjustment of the positioning of the injection needle tip is facilitated.

この発明において、前記搬送手段における各進退駆動手段は、複数の圧電素子が積層されて積層方向に伸縮する圧電素子積層体を用いても良い。
駆動源として積層型の圧電素子を用いた場合は、搬送手段をより一層小型化できて、前記容器の周囲の限られたスペースに多数の搬送手段を配置でき、それだけ多数の注入針を使用することができてインジェクション処理の効率向上が可能になる。
In the present invention, each forward / backward drive means in the transport means may use a piezoelectric element laminate in which a plurality of piezoelectric elements are stacked and expand and contract in the stacking direction.
When a laminated piezoelectric element is used as a driving source, the conveying means can be further reduced in size, a large number of conveying means can be arranged in a limited space around the container, and a large number of injection needles are used. It is possible to improve the efficiency of the injection process.

この発明において、前記注入針を移動させる搬送手段が、前記容器位置調整手段で位置調整される容器内の被導入体の周囲に複数配置されていても良い。
注入針を移動させる搬送手段が被導入体の周囲に多数配置されていると、コンパクトな構成で複数種の導入物質の導入が行える。
In the present invention, a plurality of conveying means for moving the injection needle may be arranged around a body to be introduced in the container whose position is adjusted by the container position adjusting means.
When a large number of conveying means for moving the injection needle are arranged around the body to be introduced, a plurality of types of introduced substances can be introduced with a compact configuration.

この発明において、被導入体が細胞であり、導入物質がDNAおよびタンパク質等の遺伝子制御因子であっても良い。
このような細胞への遺伝子制御因子の注入の場合に、この発明における、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理効率の向上が可能という利点が、効果的に発揮される。
In the present invention, the introduced substance may be a cell, and the introduced substance may be a gene regulatory factor such as DNA and protein.
In the case of injecting a gene regulatory factor into such a cell, the advantage of being able to efficiently and surely perform with a plurality of injection needles in this invention and improving the processing efficiency is effectively exhibited. .

この発明のマイクロインジェクション装置は、内部に導入物質が充填された注入針を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入する装置であって、前記被導入体の入った容器の位置を調整する容器位置調整手段と、この容器位置調整手段で位置調整された容器の内部の被導入体に対して複数の注入針をそれぞれ個別に移動させる複数の搬送手段と、前記容器位置調整手段により位置調整された前記容器の内部を拡大用のレンズを通して撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた画像から被導入体の位置を判定する位置判定手段と、この位置判定手段によって得られた位置情報に応じて前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる搬送制御手段とを備え、前記搬送手段は、少なくとも第1の移動体と第2の移動体とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を持っていて、第2の移動体に前記注入針を支持し、前記第1の移動体が第1のガイドを介して基台に直線方向に進退自在に設置され、第1の移動体の上に第2のガイドを介して第2の移動体が、前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置され、前記第1の移動体および第2の移動体をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段が前記基台に設置され、前記第2の進退駆動手段の出力部材が、第2の移動体に対して進退可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触し、前記基台と前記第1の移動体との相対変位を検出する第1のセンサと、前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対変位を検出する第2のセンサとを有し、前記搬送制御手段は、前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報と、少なくとも前記第1および第2のセンサの信号とから、前記第1および第2の進退駆動手段を制御するものであり、前記第1の移動体が移動するときに、前記注入針の先端において前記第1の移動体の移動方向と直交する向きに生じた変位が小さくなるように、前記搬送制御手段の制御を補正する補正手段を設けたため、細胞等の被導入体への導入物質の導入を、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理効率の向上が可能であり、組立精度に影響される注入針の先端での変位を排除することができる。   The microinjection apparatus of the present invention is an apparatus for introducing an introduced substance into an introduced body by inserting an injection needle filled with the introduced substance into the introduced body, and a container containing the introduced body A container position adjusting means for adjusting the position of the container, a plurality of conveying means for individually moving a plurality of injection needles with respect to the introduction body inside the container whose position is adjusted by the container position adjusting means, and the container position An imaging unit that images the inside of the container whose position has been adjusted by the adjusting unit through a magnifying lens, a position determination unit that determines the position of the introducer from the image obtained by the imaging unit, and the position determination unit Transport control means for causing each of the transport means to move the injection needle according to the obtained position information, and the transport means includes at least a first moving body and a second moving body. It has two degrees of freedom to be able to advance and retreat in directions orthogonal to each other. The injection needle is supported by a second moving body, and the first moving body is linearly connected to the base via the first guide. The second movable body is installed on the first movable body via a second guide so as to be movable back and forth in a direction perpendicular to the linear direction. The first movable body and the first movable body The first advancing / retreating driving means and the second advancing / retreating driving means for advancing and retreating each of the two moving bodies are installed on the base, and an output member of the second advancing / retreating driving means moves forward and backward with respect to the second moving body. A first sensor that is connected to or in contact with a direction orthogonal to a possible direction to detect relative displacement between the base and the first moving body, and the first moving body And a second sensor for detecting relative displacement between the second moving body and the transport control. The means controls the first and second advancing / retreating means from the position information of the introduced body obtained by the position determining means and at least the signals of the first and second sensors, When the first moving body moves, the control of the transport control means is corrected so that the displacement generated in the direction perpendicular to the moving direction of the first moving body becomes small at the tip of the injection needle. Since the correction means is provided, the introduction of the introduced substance such as cells into the introduction target can be performed efficiently and reliably with a plurality of injection needles, the processing efficiency can be improved, and the assembly accuracy is affected. Displacement at the tip of the injection needle can be eliminated.

この発明の一実施形態にかかるマイクロインジェクション装置の概念図に、制御系のブロック図を加えて表示した図である。It is the figure which added and added the block diagram of the control system to the conceptual diagram of the microinjection apparatus concerning one Embodiment of this invention. 同マイクロインジェクション装置の容器位置調整手段の平面図である。It is a top view of the container position adjustment means of the microinjection apparatus. 同マイクロインジェクション装置における搬送手段の配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of the conveyance means in the same microinjection apparatus. (A)は同搬送手段の平面図、(B)はその側面図である。(A) is a plan view of the conveying means, (B) is a side view thereof. 同搬送手段のX軸移動機構の破断側面図に、制御系のブロック図を加えて表示した図である。It is the figure which added and added the block diagram of the control system to the fracture | rupture side view of the X-axis moving mechanism of the conveyance means. 同搬送手段のY軸移動機構の破断側面図に、制御系のブロック図を加えて表示した図である。It is the figure which added and added the block diagram of the control system to the fracture | rupture side view of the Y-axis moving mechanism of the conveyance means. 同搬送手段のZ軸移動機構の破断側面図に、制御系のブロック図を加えて表示した図である。It is the figure which added and added the block diagram of the control system to the fracture | rupture side view of the Z-axis moving mechanism of the conveyance means. 同搬送手段の進退駆動手段における出力部材と移動体との接触部を示す平面図である。It is a top view which shows the contact part of the output member and moving body in the advance / retreat drive means of the conveyance means. (A)同搬送手段に設けられる予圧発生手段の概略構成を示す平面図、(B)はその側面図である。(A) The top view which shows schematic structure of the preload generation means provided in the conveyance means, (B) is the side view. 同マイクロインジェクション装置の制御装置の一部の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part control system of the control apparatus of the microinjection apparatus. 同搬送手段の第2の移動体が回転運動をした状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which the 2nd moving body of the conveyance means made the rotational motion. 異なる搬送手段の平面図である。It is a top view of a different conveyance means. 同搬送手段の第2の移動体が回転運動をした状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which the 2nd moving body of the conveyance means made the rotational motion. 同搬送手段の進退駆動手段における出力部材と移動体との接触部の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the contact part of the output member and moving body in the advance / retreat drive means of the conveyance means. (A)搬送手段に設けられる予圧発生手段の異なる例の概略構成を示す平面図、(B)はその側面図である。(A) The top view which shows schematic structure of the example from which the preload generation means provided in a conveyance means differs, (B) is the side view. (A)搬送手段に設けられる予圧発生手段のさらに異なる例の概略構成を示す平面図、(B)はその側面図である。(A) The top view which shows schematic structure of the further different example of the preload generation means provided in a conveyance means, (B) is the side view. (A)搬送手段に設けられる予圧発生手段のさらに異なる例の概略構成を示す平面図、(B)はその側面図である。(A) The top view which shows schematic structure of the further different example of the preload generation means provided in a conveyance means, (B) is the side view. (A)搬送手段に設けられる予圧発生手段のさらに異なる例の概略構成を示す平面図、(B)はその側面図である。(A) The top view which shows schematic structure of the further different example of the preload generation means provided in a conveyance means, (B) is the side view. (A)は異なる実施形態にかかるY軸移動機構の破断側面図に、制御系のブロック図を加えて表示した図、(B)は異なる実施形態にかかるX軸移動機構の破断側面図に、制御系のブロック図を加えて表示した図である。(A) is the figure which added and displayed the block diagram of the control system to the fracture | rupture side view of the Y-axis movement mechanism concerning different embodiment, (B) is the fracture | rupture side view of the X-axis movement mechanism concerning different embodiment, It is the figure displayed adding the block diagram of a control system. 従来のマイクロインジェクション装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional microinjection apparatus.

この発明の第1の実施形態を図1〜図10と共に説明する。図1は、このマイクロインジェクション装置の概念図を示す。このマイクロインジェクション装置は、内部に導入物質の充填された微小な注入針11を被導入体66に挿入することにより、被導入体66内に導入物質を導入する装置である。被導入体66は、例えば細胞である。この細胞は、人体の細胞であっても、他の任意の動物や植物等の生物の細胞であっても良い。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a conceptual diagram of this microinjection apparatus. This microinjection apparatus is an apparatus for introducing an introduction substance into the introduction target body 66 by inserting a minute injection needle 11 filled with the introduction substance into the introduction target body 66. The introducer 66 is, for example, a cell. This cell may be a human body cell or a cell of an organism such as any other animal or plant.

このマイクロインジェクション装置は、容器位置調整手段1と、撮像手段2と、位置判定手段3と、複数の注入針11に対して個別に設けたマニピュレータである複数の搬送手段4と、搬送制御手段80とを備える。この実施形態では、位置判定手段3および搬送制御手段80が、装置全体の動作を制御する制御装置5に含まれるが、これらは制御装置5から独立して設けても良い。   The microinjection apparatus includes a container position adjusting unit 1, an imaging unit 2, a position determining unit 3, a plurality of transfer units 4 that are manipulators provided individually for a plurality of injection needles 11, and a transfer control unit 80. With. In this embodiment, the position determination unit 3 and the conveyance control unit 80 are included in the control device 5 that controls the operation of the entire apparatus, but they may be provided independently of the control device 5.

容器位置調整手段1は、被導入体66を収容するシャーレ等の容器12が載置状態に保持された容器載置台13を水平な直交2軸方向に移動させて容器12の位置を調整する手段であり、XYステージ装置6により構成される。XYステージ装置6は、例えば図2に平面図で示すように、基台181にガイド182を介してY軸方向に移動自在に設置された下側可動台183と、この下側可動台183上のガイド184を介してX軸方向に移動自在に設置された上側可動台185と、上記下側可動台183および下側可動台185を可動方向に進退させる各軸の可動台駆動機構186,187とで構成される。可動台駆動機構186,187は、超音波モータやリニアモータであっても、モータとボールねじ等の回転・直線運動変換機構とでなるものであっても良い。上側可動台185に、図1の上記容器載置台13が設置され、または上側可動台185自体が、上記容器載置台13となる。
なお、この明細書でいうX軸、Y軸、Z軸は、マイクロインジェクション装置の全体における共通の座標系として定められる直角座標の各軸を表すものではなく、それぞれ個別の装置説明での各自由度に対する軸として表される。
The container position adjusting means 1 is a means for adjusting the position of the container 12 by moving the container mounting table 13 in which the container 12 such as a petri dish for storing the introduction object 66 is held in a horizontal state in two horizontal orthogonal directions. And is constituted by an XY stage device 6. For example, as shown in a plan view in FIG. 2, the XY stage device 6 includes a lower movable table 183 that is installed on a base 181 so as to be movable in the Y-axis direction via a guide 182, and the lower movable table 183. The upper movable table 185 that is movable in the X-axis direction via the guide 184, and the movable table drive mechanisms 186 and 187 for the respective axes that move the lower movable table 183 and the lower movable table 185 in the movable direction. It consists of. The movable table driving mechanisms 186 and 187 may be ultrasonic motors or linear motors, or may be composed of a motor and a rotation / linear motion conversion mechanism such as a ball screw. The container mounting table 13 shown in FIG. 1 is installed on the upper movable table 185, or the upper movable table 185 itself becomes the container mounting table 13.
Note that the X axis, Y axis, and Z axis in this specification do not represent each axis of rectangular coordinates defined as a common coordinate system in the entire microinjection apparatus, but each freedom in the description of the individual apparatus. Expressed as an axis for degrees.

図1において、撮像手段2は、容器載置台13の上方の所定位置に、容器12を俯瞰するように1台だけ設置される。撮像手段2は、拡大用のレンズ2aを通して容器12の内部を局部的に拡大して撮像するカメラ等からなる。撮像された画像は、画像処理手段7によって処理される。   In FIG. 1, only one imaging means 2 is installed at a predetermined position above the container mounting table 13 so as to look down on the container 12. The imaging means 2 includes a camera or the like that locally enlarges the inside of the container 12 through an enlargement lens 2a. The captured image is processed by the image processing means 7.

位置判定手段3は、前記撮像手段2によって得られた画像から被導入体66の位置を判定する手段であり、この実施形態のように例えば前記制御装置5の一部として含まれる。位置判定手段3は、画像処理手段7による画像処理結果を、適宜設定されて記憶部3aに記憶されている設定基準と照合すること等で、被導入体66の位置を判定する。例えば、位置判定手段3は、全体画像内での各被導入体66の位置関係から、各被導入体66の位置を判定する。また、位置判定手段3は、撮像手段2によって得られた画像から、被導入体66の位置と注入針11の先端の位置との相対位置を測定する機能を有する。   The position determination means 3 is a means for determining the position of the introduced body 66 from the image obtained by the imaging means 2, and is included as a part of the control device 5, for example, as in this embodiment. The position determination unit 3 determines the position of the introduction target 66 by checking the image processing result by the image processing unit 7 with a setting reference that is appropriately set and stored in the storage unit 3a. For example, the position determination means 3 determines the position of each introducer 66 from the positional relationship of each introducer 66 in the entire image. Further, the position determination unit 3 has a function of measuring the relative position between the position of the introducer 66 and the position of the tip of the injection needle 11 from the image obtained by the imaging unit 2.

搬送手段4は、個々の注入針11をそれぞれ移動させるXYZステージ装置等からなる手段であり、複数設けられる。これら複数の搬送手段4は、図3に平面図で示すように、容器載置台13の上方に位置して、容器12を囲むように、容器12の中心に対して略放射状に配置される。同図の例では、搬送手段4は、容器12の左右にそれぞれ複数個(例えば3個)ずつが等角度間隔で配置され、左右の搬送手段4は、互いに放射中心に対して同一直線上に対向して位置している。   The transport means 4 is a means composed of an XYZ stage device or the like that moves each injection needle 11, and a plurality of such means are provided. As shown in a plan view in FIG. 3, the plurality of transport means 4 are positioned above the container mounting table 13 and are arranged substantially radially with respect to the center of the container 12 so as to surround the container 12. In the example of the figure, a plurality of (for example, three) conveying means 4 are arranged at equal angular intervals on the left and right sides of the container 12, and the left and right conveying means 4 are collinear with respect to the radiation center. Located opposite to each other.

図4に、1つの搬送手段4を示す。搬送手段4は3自由度を有し、そのうちの1自由度を担う移動機構は、容器載置台13に対して水平方向の直交する2方向(X軸方向、Y軸方向)のうち一方向(X軸方向)に、第1の移動体41と共に注入針11を移動させるX軸移動機構14である。他の一つの自由度を担う移動機構は、水平方向の直交する2方向のうちの一方向(Y軸方向)に、第2の移動体42と共に注入針11を移動させるY軸移動機構15である。さらに他の一つの自由度を担う移動機構は、容器12の内部に向けて傾斜する方向となる注入針中心軸方向(Z軸方向)に注入針11を移動させるZ軸移動機構16である。   FIG. 4 shows one conveying means 4. The transport means 4 has three degrees of freedom, and the moving mechanism that bears one degree of freedom is one of two directions (X-axis direction and Y-axis direction) perpendicular to the horizontal direction with respect to the container mounting table 13 ( The X-axis moving mechanism 14 moves the injection needle 11 together with the first moving body 41 in the X-axis direction). The moving mechanism responsible for another degree of freedom is the Y-axis moving mechanism 15 that moves the injection needle 11 together with the second moving body 42 in one direction (Y-axis direction) of two directions orthogonal to each other in the horizontal direction. is there. Still another moving mechanism that bears one degree of freedom is a Z-axis moving mechanism 16 that moves the injection needle 11 in the direction of the injection needle central axis (Z-axis direction), which is a direction inclined toward the inside of the container 12.

X軸移動機構14を構成する第1の移動体41は、搬送手段4の基台40に第1のガイド43を介して直線方向(X軸方向)に進退可能に設置されている。Y軸移動機構15を構成する第2の移動体42は、第1の移動体41の上に第2のガイド44を介して前記直線方向(X軸方向)と直交する直線方向(Y軸方向)に進退自在に設置されている。第1の移動体41および第2の移動体42は、それぞれ矩形の板状とされている。図4(B)に示すように、第2の移動体42の上に、Z軸移動機構16の固定台17が搭載されている。そして、この固定台17に、注入針11を支持する針支持部材18がZ軸方向に進退自在に設けられている。注入針11は、下向きに傾斜させて設置される。なお、図4(A)には、Z軸移動機構16の図示が省略されている。   The first moving body 41 constituting the X-axis moving mechanism 14 is installed on the base 40 of the transport means 4 via the first guide 43 so as to be able to advance and retreat in the linear direction (X-axis direction). The second moving body 42 constituting the Y-axis moving mechanism 15 has a linear direction (Y-axis direction) orthogonal to the linear direction (X-axis direction) via the second guide 44 on the first moving body 41. ) Can be moved forward and backward. Each of the first moving body 41 and the second moving body 42 has a rectangular plate shape. As shown in FIG. 4B, the fixed base 17 of the Z-axis moving mechanism 16 is mounted on the second moving body 42. A needle support member 18 that supports the injection needle 11 is provided on the fixed base 17 so as to be movable back and forth in the Z-axis direction. The injection needle 11 is installed to be inclined downward. In FIG. 4A, the Z-axis moving mechanism 16 is not shown.

第1のガイド43は、基台40上に設置されたレール43aと、第1の移動体41の下面に設けられて前記レール43aに沿って進退自在な直動転がり軸受等の被案内体43bとでなり、2個が互いに平行に設けられている。第2のガイド44は、第1の移動体41の上に設置されたレール44aと、第2の移動体42の下面に設けられて前記レール44aに沿って進退自在な直動転がり軸受等の被案内体44bとでなり、2個が互いに平行に設けられている。第1、第2のガイド43,44の被案内体43b,44bは、底面に長さ方向に沿う溝が設けられており、この溝にレール43a,44aの上部が嵌り込んでいる。   The first guide 43 includes a rail 43a installed on the base 40, and a guided body 43b such as a linear motion rolling bearing provided on the lower surface of the first moving body 41 and capable of moving forward and backward along the rail 43a. And two are provided in parallel to each other. The second guide 44 includes a rail 44a installed on the first moving body 41, a linear motion rolling bearing provided on the lower surface of the second moving body 42 and capable of moving forward and backward along the rail 44a. It consists of guided bodies 44b, and two are provided in parallel to each other. The guided bodies 43b and 44b of the first and second guides 43 and 44 are provided with grooves along the length direction on the bottom surfaces, and the upper portions of the rails 43a and 44a are fitted into the grooves.

第1の移動体41および第2の移動体42をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46は、前記基台40に設置されている。第1の進退駆動手段45は、出力部材45aを駆動手段本体45bで直線方向に進退させる手段である。第1の進退駆動手段45の出力部材45aは、第1の移動体41に対してこの第1の移動体41が進退可能な方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に対して移動が自在に接触している。また、第2の進退駆動手段46は、出力部材46aを駆動手段本体46bで直線方向に進退させる手段である。第2の進退駆動手段46の出力部材46aは、第2の移動体42に対してこの第2の移動体42が進退可能な方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に対して移動が自在に接触している。弾性体等の押付け手段(図示せず)により移動体41,42を出力部材45a,46aに押し付けることで、移動体41,42が正逆両方向に自在に駆動可能となる。   The first advancing / retreating drive means 45 and the second advancing / retreating driving means 46 for moving the first moving body 41 and the second moving body 42 forward and backward are installed on the base 40. The first advancing / retreating drive means 45 is a means for advancing / retreating the output member 45a in the linear direction by the drive means body 45b. The output member 45a of the first advancing / retreating drive means 45 is relative to the direction (Y-axis direction) orthogonal to the direction (X-axis direction) in which the first moving body 41 can advance / retreat with respect to the first moving body 41. And move freely. The second advancing / retreating drive means 46 is a means for advancing / retreating the output member 46a in the linear direction by the drive means body 46b. The output member 46a of the second advancing / retreating drive unit 46 is relative to the second moving body 42 in the direction (X axis direction) orthogonal to the direction in which the second moving body 42 can move back and forth (Y axis direction). And move freely. By pressing the moving bodies 41 and 42 against the output members 45a and 46a by pressing means (not shown) such as an elastic body, the moving bodies 41 and 42 can be freely driven in both forward and reverse directions.

移動体41,42と進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aとの接触箇所において、互いに移動体41,42の移動方向と直角をなす面のどの方向にも移動自在となるように、摩擦係数を低下させる施策を講じることが望ましい。この実施形態では、第1の進退駆動手段45の出力部材45aにおける、第1の移動体41と接する先端部は、図8に示すように球面状とされている。図示は省略するが、第2の進退駆動手段46の出力部材46aも、第1の進退駆動手段45と同様に、出力部材46aの先端部が球面状とされている。出力部材45a,46aの先端部を球面状とする代わりに、これら出力部材45a,46aの先端部が接する移動体41,42の側面を、互いに摺動方向に延びる半円柱状とし、出力部材45a,46aの先端部は平坦面としても良い。   In a contact portion between the moving bodies 41 and 42 and the output members 45a and 46a of the advance / retreat driving means 45 and 46, the movable bodies 41 and 42 can move in any direction on a plane perpendicular to the moving direction of the moving bodies 41 and 42. It is desirable to take measures to reduce the coefficient of friction. In this embodiment, the tip of the output member 45a of the first advance / retreat driving means 45 that contacts the first moving body 41 is spherical as shown in FIG. Although illustration is omitted, the output member 46a of the second advance / retreat driving means 46 also has a spherical tip at the output member 46a, like the first advance / retreat drive means 45. Instead of making the front end portions of the output members 45a and 46a spherical, the side surfaces of the moving bodies 41 and 42 with which the front end portions of the output members 45a and 46a are in contact with each other are formed in a semi-columnar shape extending in the sliding direction. 46a may be flat.

また、図8に示すように、進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aと移動体41,42との接触部のいずれか一方または両方に、低摩擦化用のコーティング101を施しても良い。図示の例では、出力部材45a,46aにコーティングを施している。コーティングとしては、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデン、フッ素樹脂、およびグラファイトのいずれかとするのが好ましい。   Further, as shown in FIG. 8, a coating 101 for reducing friction may be applied to one or both of the contact portions between the output members 45 a, 46 a of the advance / retreat driving means 45, 46 and the moving bodies 41, 42. good. In the illustrated example, the output members 45a and 46a are coated. The coating is preferably diamond-like carbon, molybdenum disulfide, fluororesin, or graphite.

図8の例のように出力部材45a,46aの先端を半球状または半円柱状とする代わりに、図14に示すように、出力部材45a,46aと移動体41,42とが、ボールまたはローラ等の転動体49を介して接するようにしても良い。図14の例では、転動体49はボールであり、出力部材45a,46aの先端に設けられた保持部材45aa,46aa内に、一部が突出するように回転自在に収容されている。また、第2の進退駆動手段46の出力部材46aは、第2の移動体42に対して、ガイド(図示せず)を介して、第2の移動体42が進退可能な方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に移動自在に連結してもよい。ガイドを介して連結してあると、出力部材46aの高速動作時にも、出力部材46aの進退両方向の駆動伝達が確実に行える。   Instead of making the tips of the output members 45a, 46a hemispherical or semi-cylindrical as in the example of FIG. 8, as shown in FIG. 14, the output members 45a, 46a and the moving bodies 41, 42 are made of balls or rollers. You may make it contact via rolling elements 49, such as. In the example of FIG. 14, the rolling element 49 is a ball and is rotatably accommodated in the holding members 45 aa and 46 aa provided at the tips of the output members 45 a and 46 a so as to partially protrude. Further, the output member 46a of the second advance / retreat driving means 46 has a direction (Y-axis direction) in which the second moving body 42 can move forward and backward with respect to the second moving body 42 via a guide (not shown). ) May be coupled so as to be movable in a direction (X-axis direction) orthogonal to. When connected via the guide, the drive transmission of the output member 46a in both the forward and backward directions can be reliably performed even when the output member 46a operates at high speed.

この搬送手段4には、X軸移動機構14およびY軸移動機構15の剛性を高めるために、第1のガイド43および第2のガイド44のレール43a,44aと被案内体43b,44b間に予圧を発生させる予圧発生手段が設けられている。この実施形態の場合、例えば図9に示すように、予圧発生手段110は永久磁石111と磁性体112とでなり、固定側部材である基台40および移動側部材である第1の移動体41の一方に永久磁石111を配置し、他方に磁性体112を配置し、永久磁石111が磁性体112を磁気吸引する力で第1のガイド43に予圧を与えて、剛性を高めるようにしている。図の例では、基台40に永久磁石111を配置し、第1の移動体41に磁性体112を配置してあるが、逆であっても良い。図9はX軸移動機構14の予圧発生手段110を示すが、Y軸移動機構15の予圧発生手段(図示せず)も同様である。Y軸移動機構15の場合、第1の移動体41が固定部材となり、第2の移動体42が移動側部材となる。   In order to increase the rigidity of the X-axis moving mechanism 14 and the Y-axis moving mechanism 15, the conveying means 4 is provided between the rails 43a and 44a of the first guide 43 and the second guide 44 and the guided bodies 43b and 44b. Preload generating means for generating preload is provided. In the case of this embodiment, for example, as shown in FIG. 9, the preload generating means 110 includes a permanent magnet 111 and a magnetic body 112, and a base 40 that is a fixed member and a first moving body 41 that is a moving member. The permanent magnet 111 is arranged on one side, the magnetic body 112 is arranged on the other side, and the first magnet 43 is preloaded by the force by which the permanent magnet 111 magnetically attracts the magnetic body 112 so as to increase the rigidity. . In the example of the figure, the permanent magnet 111 is arranged on the base 40 and the magnetic body 112 is arranged on the first moving body 41, but the reverse may be possible. Although FIG. 9 shows the preload generating means 110 of the X axis moving mechanism 14, the same applies to the preload generating means (not shown) of the Y axis moving mechanism 15. In the case of the Y-axis moving mechanism 15, the first moving body 41 is a fixed member, and the second moving body 42 is a moving side member.

図15に示す予圧発生手段110のように、固定側部材(基台40)および移動側部材(第1の移動体40)の互いに対向する面に、異なる磁極同士が向かい合うように永久磁石111A、111Bをそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石111A,111Bの磁気吸引力によって固定側部材と移動側部材間に予圧を発生させても良い。また、図16に示す予圧発生手段110のように、固定側部材(基台40)および移動側部材(第1の移動体40)の互いに対向する面に、同じ磁極同士が向かい合うように永久磁石111A,111Bをそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石111A,111Bの磁気反発力によって固定側部材と前記移動側部材間に予圧を発生させても良い。   As in the preload generating means 110 shown in FIG. 15, the permanent magnet 111 </ b> A, the different magnetic poles face each other on the surfaces facing the fixed side member (base 40) and the moving side member (first moving body 40). 111B may be arranged, and a preload may be generated between the stationary member and the moving member by the magnetic attractive force of these two permanent magnets 111A and 111B. Further, like the preload generating means 110 shown in FIG. 16, the permanent magnet is arranged such that the same magnetic poles face each other on the surfaces of the fixed side member (base 40) and the moving side member (first moving body 40) facing each other. 111A and 111B may be arranged, respectively, and a preload may be generated between the stationary member and the moving member by the magnetic repulsive force of these two permanent magnets 111A and 111B.

図15、図16は、予圧発生手段110により、固定側部材(基台40)と移動側部材(第1の移動体40)間に鉛直方向の予圧を発生させるが、図17、図18に示すように、予圧発生手段110により、一対の永久磁石111C,111Dの磁気吸着力または磁気反発力によって、固定側部材(基台40)と移動側部材(第1の移動体40)間に水平方向の予圧を発生させるようにしても良い。永久磁石(図示せず)と磁性体(図示せず)の組み合わせで、水平方向の予圧を発生させても良い。   15 and 16, the preload generator 110 generates a preload in the vertical direction between the fixed member (base 40) and the movable member (first moving body 40). As shown in the figure, the preload generating means 110 is horizontally placed between the stationary member (base 40) and the movable member (first movable body 40) by the magnetic attractive force or magnetic repulsive force of the pair of permanent magnets 111C and 111D. A preload in the direction may be generated. A horizontal preload may be generated by a combination of a permanent magnet (not shown) and a magnetic body (not shown).

この搬送手段4には、第1、第2の移動体41,42の動作位置を検出する以下の各センサが設けられている。第1のセンサS1は、基台40と第1の移動体41の相対変位を検出する。第2のセンサS2は、第1の移動体41と第2の移動体42の相対変位を検出する。この実施形態では、第2のセンサS2が、前記一対の第2のガイド44間の中央部に配置されている。第3のセンサS3も、第1の移動体41と第2の移動体42の相対変位を検出するセンサであるが、その設置箇所が、前記第2のセンサS2に対して第1の移動体41の進退可能方向(X軸方向)にずらしてある。これらセンサS1〜S3は、磁気式のセンサであっても、光学式のセンサであっても良い。いずれのセンサであっても、基台40および第1、第2の移動体間の各相対位置を検出することができる。   The transport means 4 is provided with the following sensors for detecting the operating positions of the first and second moving bodies 41 and 42. The first sensor S 1 detects the relative displacement between the base 40 and the first moving body 41. The second sensor S <b> 2 detects the relative displacement between the first moving body 41 and the second moving body 42. In this embodiment, the second sensor S <b> 2 is disposed at the center between the pair of second guides 44. The third sensor S3 is also a sensor that detects the relative displacement between the first moving body 41 and the second moving body 42, but the installation location is the first moving body with respect to the second sensor S2. 41 is shifted in the advancing and retracting direction (X-axis direction). These sensors S1 to S3 may be magnetic sensors or optical sensors. Any sensor can detect the relative positions of the base 40 and the first and second moving bodies.

図5に第1の進退駆動手段45の内部構成を、図6に第2の進退駆動手段46の内部構成をそれぞれ示す。第1の進退駆動手段45と第2の進退駆動手段46は、X軸方向とY軸方向が互いに逆になることを除き、基本的に同じ構成であるので、代表して第1の進退駆動手段45について説明する。第2の進退駆動手段46については、図面に、第1の進退駆動手段45と同じ構成である箇所に同一符号を付して表わし、説明は省略する。   FIG. 5 shows an internal configuration of the first advance / retreat driving means 45, and FIG. 6 shows an internal configuration of the second advance / retreat driving means 46. The first forward / backward drive means 45 and the second forward / backward drive means 46 have basically the same configuration except that the X-axis direction and the Y-axis direction are opposite to each other. The means 45 will be described. The second advancing / retreating drive means 46 is represented by attaching the same reference numerals to the parts having the same configuration as the first advancing / retreating drive means 45 in the drawing, and the description thereof is omitted.

図5において、第1の進退駆動手段45は、固定台25と、可動片26と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19C,19Dとを備える。固定台25は、Y軸方向に延びる主枠部25aと、この主枠部25aの両端から幅方向(X軸方向)に延びる一対の側枠部25b,25dと、側枠部25bの先端から主枠部25aと平行にY軸方向に延びる水平断面がL字状の副枠部25cとを有する中空箱形とされている。   In FIG. 5, the first advancing / retreating drive means 45 includes a fixed base 25, a movable piece 26, and two sets of piezoelectric element laminates 19C and 19D serving as a drive source. The fixing base 25 includes a main frame portion 25a extending in the Y-axis direction, a pair of side frame portions 25b and 25d extending in the width direction (X-axis direction) from both ends of the main frame portion 25a, and a front end of the side frame portion 25b. A horizontal cross section extending in the Y-axis direction in parallel with the main frame portion 25a has a hollow box shape having an L-shaped sub frame portion 25c.

可動片26は、固定台25の一端の側枠部25bの先端から他端の側枠部25d側に向けて延びて、水平断面がL字状とされている。可動片26は、圧電素子積層体19C,19Dの変位を拡大する拡大機構となるものであって、固定台25と共に、金属や合成樹脂等の弾性材で形成されている。可動片26は、固定台25の一端の側枠部25bから主枠部25aと略平行に延びる主枠平行片部26aと、この主枠平行片部26aの他端から固定台25の他端の側枠部25dの内側に側枠部25dと平行に延びる側枠平行片部26bとでなる。   The movable piece 26 extends from the tip of the side frame portion 25b at one end of the fixed base 25 toward the side frame portion 25d at the other end, and has a horizontal cross section in an L shape. The movable piece 26 serves as an enlargement mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element laminates 19C and 19D, and is formed of an elastic material such as metal or synthetic resin together with the fixed base 25. The movable piece 26 includes a main frame parallel piece portion 26a extending substantially parallel to the main frame portion 25a from the side frame portion 25b at one end of the fixed stand 25, and the other end of the fixed stand 25 from the other end of the main frame parallel piece portion 26a. The side frame parallel piece portion 26b extends in parallel to the side frame portion 25d on the inner side of the side frame portion 25d.

固定台25の側枠部25bと可動片26の主枠平行部26aとの接続部、および可動片26の主枠平行片部26aと側枠平行片部26bとの接続部は、共に薄肉部26cとされている。また、可動片26の主枠平行片部26aの長手方向中間部も、薄肉部26dとされている。これにより、可動片26の側枠平行片部26bは、その基端の薄肉部26cを揺動中心として屈曲するように揺動可能とされる。また、可動片26の主枠平行片部26aは、その長手方向中間部の薄肉部26dで折れ曲がっていて、その折れ曲がり角度の増減により、長手方向と直交する方向(X軸方向)に、中間部が進退可能とされる。   The connecting portion between the side frame portion 25b of the fixed base 25 and the main frame parallel portion 26a of the movable piece 26 and the connecting portion between the main frame parallel piece portion 26a and the side frame parallel piece portion 26b of the movable piece 26 are both thin portions. 26c. Further, the middle portion in the longitudinal direction of the main frame parallel piece portion 26a of the movable piece 26 is also a thin portion 26d. As a result, the side frame parallel piece portion 26b of the movable piece 26 can be swung so as to be bent with the thin-walled portion 26c at the base end as a swing center. Further, the main frame parallel piece 26a of the movable piece 26 is bent at the thin-walled portion 26d at the middle portion in the longitudinal direction, and the middle portion in the direction perpendicular to the longitudinal direction (X-axis direction) due to increase / decrease in the bending angle. Can be moved forward and backward.

2組の圧電素子積層体19C,19Dは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台25の主枠部25aと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19C,19Dは、締結部材58を介して直列に接続される。締結部材58は、前後の両圧電素子積層体19C,19Dの間にこれら両圧電素子積層体19C,19Dと平行に配置される長手方向部58aと、この長手方向部58aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部58b,58cとを有する概形Z字状である。   The two sets of piezoelectric element laminates 19C and 19D are both laminated piezoelectric elements, and are arranged in parallel in the front-rear direction so as to be parallel to the main frame portion 25a of the fixed base 25 along the lamination direction. These two sets of piezoelectric element laminates 19 </ b> C and 19 </ b> D are connected in series via a fastening member 58. The fastening member 58 includes a longitudinal portion 58a disposed in parallel with both the piezoelectric element laminates 19C and 19D between the front and rear piezoelectric element laminates 19C and 19D, and a longitudinal direction at both ends of the longitudinal direction portion 58a. Are generally Z-shaped having protrusions 58b and 58c protruding in opposite directions.

1組の圧電素子積層体19Cは、その一端が固定台25の側枠部25bに支持され、他端が固定台25の側枠部25d側に向く前記締結部材58の突部58bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Dは、その一端が固定台25の側枠部25b側に向く前記締結部材58の突部58cに連結され、他端が可動片26の側枠平行片部26bに連結されている。   One set of piezoelectric element laminates 19 </ b> C is supported at one end by the side frame 25 b of the fixed base 25, and the other end is connected to the protrusion 58 b of the fastening member 58 facing the side frame 25 d of the fixed base 25. ing. The other set of piezoelectric element laminates 19 </ b> D has one end connected to the protrusion 58 c of the fastening member 58 facing the side frame 25 b of the fixed base 25 and the other end parallel to the side frame of the movable piece 26. It is connected to the piece 26b.

固定台25の副枠部25cの先端の幅方向に延びる側部25caと前記締結部材58の突部58bとの間には、圧電素子積層体19Cに予圧を与える板ばね等のばね部材27Aが介在する。固定台25の側枠部25dと可動片26の側枠平行片部26bとの間には、圧電素子積層体19Dに予圧を与える板ばね等のばね部材27Bが介在する。また、固定台25の副枠部25cの先端の幅方向に延びる側部25caと可動片26の側枠平行片部26bとの間には、可動片26の側枠平行片部26bに予圧を与えるばね部材27Cが介在する。   A spring member 27A such as a leaf spring for applying a preload to the piezoelectric element laminate 19C is provided between the side portion 25ca extending in the width direction at the front end of the sub-frame portion 25c of the fixing base 25 and the protruding portion 58b of the fastening member 58. Intervene. Between the side frame portion 25d of the fixed base 25 and the side frame parallel piece portion 26b of the movable piece 26, a spring member 27B such as a leaf spring for applying a preload to the piezoelectric element laminate 19D is interposed. Further, a preload is applied to the side frame parallel piece portion 26b of the movable piece 26 between the side portion 25ca extending in the width direction of the tip of the sub frame portion 25c of the fixed base 25 and the side frame parallel piece portion 26b of the movable piece 26. A spring member 27C is provided.

上記構成により、2組の圧電素子積層体19C,19Dの積層方向への伸縮による変位で、可動片26の側枠平行片部26bが揺動し、その揺動変位が拡大されて主枠平行片部26aのX軸方向への変位となる。図6に示す第2の進退駆動手段46の場合は、Y軸方向への変位となる。   With the above configuration, the side frame parallel piece 26b of the movable piece 26 swings due to the displacement caused by the expansion and contraction in the stacking direction of the two sets of piezoelectric element stacks 19C and 19D, and the swing displacement is enlarged and parallel to the main frame. The displacement is in the X-axis direction of the piece 26a. In the case of the second advance / retreat driving means 46 shown in FIG. 6, the displacement is in the Y-axis direction.

2組の圧電素子積層体19C,19Dは、X軸位置制御部59X(Y軸位置制御部59Y)から印加される電圧である位置決め信号によって変位する。X軸位置制御部59X(Y軸位置制御部59Y)は、位置指令部60から位置指令が電圧発生器61に与えられ、その位置指令に基づいて、電圧発生器61から前記圧電素子積層体19C,19Dに対応する電圧を印加する。X軸位置制御部59X(Y軸位置制御部59Y)は、図1の注入動作制御部88における搬送手段個別制御部88aに設けられる。また、その位置指令部60は、図1の位置判定手段3によって得られた位置情報に基づいて、担当被導入体決定部87で定められる目標位置を前記位置指令とする。位置指令部60は、担当被導入体決定部87の一部として設けられたものであっても良い。   The two sets of piezoelectric element laminates 19C and 19D are displaced by a positioning signal that is a voltage applied from the X-axis position control unit 59X (Y-axis position control unit 59Y). The X-axis position control unit 59X (Y-axis position control unit 59Y) receives a position command from the position command unit 60 to the voltage generator 61, and based on the position command, the voltage generator 61 outputs the piezoelectric element laminate 19C. , 19D is applied. The X-axis position control unit 59X (Y-axis position control unit 59Y) is provided in the conveyance means individual control unit 88a in the injection operation control unit 88 of FIG. Further, the position command section 60 uses the target position determined by the assigned body determining section 87 as the position command based on the position information obtained by the position determination means 3 of FIG. The position command unit 60 may be provided as a part of the assigned introducer determining unit 87.

X軸移動機構14およびY軸移動機構15は、図19(A),(B)に示す構成としてもよい。これらは、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮をその伸縮方向と直交する方向の変位に拡大する拡大機構として、リンク機構75を設けたものである。リンク機構75は、1つの固定ジョイント76と2つの可動ジョイント77A,77Bと2つのリンク81A,81Bとからなるクランク・スライダ機構を有し、このクランク・スライダ機構は、前記圧電素子の伸長方向の変位を、2つの可動ジョイント77A,77Bおよび2つのリンク81A,81Bを介して、固定ジョイント76の円周上の任意の方向に変換し更に変位を拡大可能としても良い。   The X-axis moving mechanism 14 and the Y-axis moving mechanism 15 may be configured as shown in FIGS. These are provided with a link mechanism 75 as an expansion mechanism for expanding the expansion and contraction of the piezoelectric element laminates 19G and 19H to a displacement in a direction orthogonal to the expansion and contraction direction. The link mechanism 75 includes a crank / slider mechanism including one fixed joint 76, two movable joints 77A and 77B, and two links 81A and 81B. The crank / slider mechanism is in the extension direction of the piezoelectric element. The displacement may be converted into an arbitrary direction on the circumference of the fixed joint 76 via the two movable joints 77A and 77B and the two links 81A and 81B, so that the displacement can be further expanded.

図19(A)は、上記リンク機構75を設けたY軸移動機構15を示す。このY軸移動機構15も、図6の実施形態と同様に、固定台73と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19G,19Hとを備える。固定台73は、X軸方向に延びる一対の主枠部73a,73bと、この主枠部73a、73bの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部73c,73dと、4つの枠部を締結する側板73e とを有する。固定台73の一端の側枠部73cには、他端の側枠部73dに対向する伸縮方向移動体74がばね部材27Dを介してX軸方向に移動自在に支持されている。   FIG. 19A shows the Y-axis moving mechanism 15 provided with the link mechanism 75. Similarly to the embodiment of FIG. 6, the Y-axis moving mechanism 15 also includes a fixed base 73 and two sets of piezoelectric element laminates 19G and 19H serving as a drive source. The fixed base 73 includes a pair of main frame portions 73a and 73b extending in the X-axis direction, a pair of side frame portions 73c and 73d extending in the width direction (Y-axis direction) from both ends of the main frame portions 73a and 73b, and 4 Side plates 73e for fastening the two frame portions. On the side frame portion 73c at one end of the fixed base 73, an expansion / contraction direction moving body 74 facing the side frame portion 73d at the other end is supported via a spring member 27D so as to be movable in the X-axis direction.

2組の圧電素子積層体19G,19Hは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台73の主枠部73a、73bと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19G,19Hは、締結部材78を介して直列に接続される。締結部材78は、前後の両圧電素子積層体19G,19Hの間にこれら両圧電素子積層体19G,19Hと平行に配置される長手方向部78aと、この長手方向部78aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部78b,78cとを有する概形Z字状である。1組の圧電素子積層体19Gは、その一端が固定台73の側枠部73cに支持され、他端が前記伸縮方向移動体74側に向く締結部材78の突部78bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Hは、その一端が固定台側枠部73d側に向く前記締結部材78の突部78cに連結され、他端が伸縮方向移動体74に連結されている。前記ばね部材27Dは、圧電素子積層体19Hに予圧を与える。これにより、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮変位に応じて伸縮方向移動体74がX軸方向に変位可能である。   The two sets of piezoelectric element laminates 19G and 19H are both laminated piezoelectric elements, and are arranged in parallel in the front-rear direction so as to be parallel to the main frame portions 73a and 73b of the fixed base 73 along the lamination direction. . These two sets of piezoelectric element laminates 19G and 19H are connected in series via a fastening member 78. The fastening member 78 includes a longitudinal direction portion 78a arranged in parallel with both the piezoelectric element laminates 19G and 19H between the front and rear piezoelectric element laminates 19G and 19H, and a longitudinal direction at both ends of the longitudinal direction portion 78a. And the projections 78b and 78c projecting so as to be opposite to each other. One set of the piezoelectric element laminates 19G is supported at one end by the side frame portion 73c of the fixed base 73, and the other end is connected to the protrusion 78b of the fastening member 78 facing the movable body 74 in the telescopic direction. The other set of piezoelectric element laminates 19H has one end connected to the protrusion 78c of the fastening member 78 facing the fixed base side frame 73d side and the other end connected to the telescopic moving body 74. Yes. The spring member 27D applies a preload to the piezoelectric element laminate 19H. Thereby, the expansion-contraction direction moving body 74 can be displaced in the X-axis direction in accordance with the expansion / contraction displacement of the piezoelectric element laminates 19G, 19H.

この例では、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮をその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)の変位に拡大する拡大機構としてリンク機構75を設けている。このリンク機構75は、1つの固定ジョイント76で固定台側枠部73dに連結され、1つの可動ジョイント77Aで前記伸縮方向移動体74に連結される。
この構成によると、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮により可動ジョイント77AがX軸方向に変位し、可動ジョイント77Bが固定ジョイント76を中心にして回転運動する。よって第1のリンク81Aに固定された可動部82がY軸方向に変位する。したがって、固定ジョイント76の円周上の任意の位置に出力部を設定することで任意の方向に変位拡大することができる。よって、進退駆動手段45,46の部品点数の削減や寸法の小型化が可能になる。
In this example, a link mechanism 75 is provided as an expansion mechanism that expands and contracts the piezoelectric element laminates 19G and 19H to displacement in a direction (Y-axis direction) orthogonal to the expansion / contraction direction (X-axis direction). The link mechanism 75 is connected to the fixed base side frame 73d by one fixed joint 76, and is connected to the telescopic direction moving body 74 by one movable joint 77A.
According to this configuration, the movable joint 77A is displaced in the X-axis direction due to the expansion and contraction of the piezoelectric element laminates 19G and 19H, and the movable joint 77B rotates about the fixed joint 76. Therefore, the movable part 82 fixed to the first link 81A is displaced in the Y-axis direction. Therefore, by setting the output portion at an arbitrary position on the circumference of the fixed joint 76, the displacement can be expanded in an arbitrary direction. Therefore, the number of parts of the advance / retreat drive means 45 and 46 can be reduced and the size can be reduced.

図19(B)は、上記リンク機構75を設けたX軸移動機構14を示す。このX軸移動機構14も、図19(A)のY軸移動機構15と同じ構成であって、リンク81Aに固定された可動ジョイント77Bと可動部82の位置を変更することで、X軸方向に変位する。したがって、固定ジョイント76の円周上の任意の位置に出力部を設定することで任意の方向に変位拡大することができる。よって、Y軸移動機構15の部品点数の削減や寸法の小型化が可能になる。   FIG. 19B shows the X-axis moving mechanism 14 provided with the link mechanism 75. This X-axis moving mechanism 14 has the same configuration as the Y-axis moving mechanism 15 in FIG. 19A, and the X-axis direction can be changed by changing the positions of the movable joint 77B and the movable portion 82 fixed to the link 81A. It is displaced to. Therefore, by setting the output portion at an arbitrary position on the circumference of the fixed joint 76, the displacement can be expanded in an arbitrary direction. Therefore, the number of parts of the Y-axis moving mechanism 15 can be reduced and the size can be reduced.

図7は、Z軸移動機構16の内部構成を示す図である。Z軸移動機構16は、中空箱形の固定台17と、この固定台17の一端部において固定台17内から上方に突出するように設けられた針支持部材18と、前記固定台17内に配置された進退・振動駆動手段50とを備える。進退・振動駆動手段50は、針支持部材18のZ軸方向の位置決め、および針支持部材18をZ軸方向に振動させる駆動源となる。   FIG. 7 is a diagram showing an internal configuration of the Z-axis moving mechanism 16. The Z-axis moving mechanism 16 includes a hollow box-shaped fixing base 17, a needle support member 18 provided at one end of the fixing base 17 so as to protrude upward from the fixing base 17, and the fixing base 17. The advance / retreat / vibration driving means 50 is provided. The advance / retreat / vibration driving means 50 serves as a drive source for positioning the needle support member 18 in the Z-axis direction and vibrating the needle support member 18 in the Z-axis direction.

針支持部材18は、注入針11を着脱自在に支持する構成とされ、注入針11の損傷や導入物質の交換等のために、注入針11を簡単に交換することができるようになっている。針支持部材18は、立片部18aおよび横片部18bを有する概略T字状で、その横片部18bが案内機構21を介して固定台17の上に、注入針11の突出方向に移動自在に支持され、立片部18aが固定台17の一端部の内向き面に板ばね等からなるばね部材20Aを介して支持されている。   The needle support member 18 is configured to detachably support the injection needle 11 so that the injection needle 11 can be easily replaced in order to damage the injection needle 11 or replace the introduced substance. . The needle support member 18 is substantially T-shaped having a vertical piece 18a and a horizontal piece 18b, and the horizontal piece 18b moves on the fixed base 17 via the guide mechanism 21 in the protruding direction of the injection needle 11. The standing piece portion 18a is supported on an inward surface of one end portion of the fixed base 17 via a spring member 20A made of a leaf spring or the like.

進退・振動駆動手段50は、圧電素子積層体19A,19B1,19B2からなる。各圧電素子積層体19A,19B1,19B2は、複数の圧電素子19aを、それらの変位方向に積層して棒状体とした積層型圧電素子である。これら圧電素子積層体19A,19B1,19B2のうち、2つの圧電素子積層体19B1,19B2は、互いに直線上に配置されると共に締結部材47で直列に接続された連結体からなる1組の圧電素子積層体19Bとされる。この圧電素子積層体19Bと、残りの1個の圧電素子積層体19Aとは、前記積層方向に沿って互いに平行となるように上下に並列に配置され、これら2組の圧電素子積層体19A,19Bが締結部材48を介して直列に接続される。締結部材48は、上下の両圧電素子積層体19A,19Bの間に、これら両圧電素子積層体19A,19Bと平行に配置される長手方向部48aと、この長手方向部48aの両端において、上下方向に互いに逆方向となるように突出する各突部48b,48cとを有する概形Z字状である。   The advancing / retreating / vibrating drive means 50 includes piezoelectric element laminates 19A, 19B1, and 19B2. Each piezoelectric element laminate 19A, 19B1, 19B2 is a laminated piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric elements 19a are laminated in the displacement direction to form a rod-like body. Of these piezoelectric element laminates 19A, 19B1 and 19B2, the two piezoelectric element laminates 19B1 and 19B2 are arranged in a straight line and connected to each other in series by a fastening member 47. The laminated body 19B is obtained. The piezoelectric element laminate 19B and the remaining one piezoelectric element laminate 19A are arranged in parallel in the vertical direction so as to be parallel to each other along the lamination direction, and these two sets of piezoelectric element laminate 19A, 19B is connected in series via the fastening member 48. The fastening member 48 is disposed between the upper and lower piezoelectric element laminates 19A and 19B in the longitudinal direction portion 48a disposed in parallel with the piezoelectric element laminates 19A and 19B, and at both ends of the longitudinal direction portion 48a. It is a general Z-shape having protrusions 48b and 48c that protrude in opposite directions.

1組の圧電素子積層体19Aは、その一端が、前記締結部材48における固定台17の一端部側の突部48bに連結され、他端が固定台17の他端部に支持されている。締結部材48の突部48bと固定台17の一端部との間には、圧電素子積層体19Aに予圧を与える板ばね等のばね部材20Bが介在している。圧電素子積層体19Bの一端部、つまり圧電素子積層体19Bを構成する1つの圧電素子積層体19B1における締結部材47による連結部とは反対側の端部は、前記針支持部材48の立片部48aに連結されている。また、圧電素子積層体19Bの他端部、つまり圧電素子積層体19Bを構成する他の1つの圧電素子積層体19B2における締結部材47により連結部とは反対側の端部は、固定台17の他端部側に向く、前記締結部材48の突部48cに連結されている。圧電素子積層体19Bには、針支持部材18の立片部18aと固定台17の他端部との間に介装される板ばね等のばね部材20Aによって予圧が与えられる。
上記構成により、2組の圧電素子積層体19A,19Bの積層方向への変位で、針支持部材18が注入針11の突出方向(Z軸方向)に進退可能である。Z軸方向は、被導入体への注入針11の挿入方向である。
One set of piezoelectric element laminates 19 </ b> A has one end connected to a protrusion 48 b on one end side of the fixing base 17 of the fastening member 48, and the other end supported by the other end of the fixing base 17. Between the protrusion 48b of the fastening member 48 and one end of the fixed base 17, a spring member 20B such as a leaf spring that preloads the piezoelectric element laminate 19A is interposed. One end of the piezoelectric element laminate 19B, that is, the end of the one piezoelectric element laminate 19B1 constituting the piezoelectric element laminate 19B opposite to the connecting portion by the fastening member 47 is an upright piece of the needle support member 48. 48a. Further, the other end of the piezoelectric element laminate 19B, that is, the end opposite to the connecting portion by the fastening member 47 in the other piezoelectric element laminate 19B2 constituting the piezoelectric element laminate 19B is fixed to the fixed base 17. The other end side is connected to the protrusion 48c of the fastening member 48. The piezoelectric element laminate 19 </ b> B is preloaded by a spring member 20 </ b> A such as a leaf spring interposed between the standing piece 18 a of the needle support member 18 and the other end of the fixed base 17.
With the above configuration, the needle support member 18 can advance and retract in the protruding direction (Z-axis direction) of the injection needle 11 by displacement in the stacking direction of the two sets of piezoelectric element stacks 19A and 19B. The Z-axis direction is the direction in which the injection needle 11 is inserted into the body to be introduced.

前記圧電素子積層体19A,19Bのうち、圧電素子積層体19Aと、圧電素子積層体19Bにおける1つの圧電素子積層体19B2とは、針支持部材18の位置決め、つまり注入針11の位置決めのための駆動源として使用される。すなわち、これらの圧電素子積層体19,19Bは、Z軸位置制御部51から印加される電圧である位置決め信号によって変位する。   Of the piezoelectric element laminates 19A and 19B, the piezoelectric element laminate 19A and one piezoelectric element laminate 19B2 in the piezoelectric element laminate 19B are used for positioning the needle support member 18, that is, for positioning the injection needle 11. Used as a driving source. That is, these piezoelectric element laminates 19 and 19B are displaced by a positioning signal that is a voltage applied from the Z-axis position control unit 51.

圧電素子積層体19A,19Bのうち、圧電素子積層体19Bにおける針支持部材18に直接連結される圧電素子積層体19B1は、針支持部材18を注入針11の挿入方向に振動させるための駆動源として使用される。振動付与用の圧電素子積層体19B1は、振動駆動手段54から印加させる電圧である振動駆動信号によって、その変位が繰り返し変化する。また、振動付与用の圧電素子積層体を個別に設けず、Z軸移動機構16の進退と振動の駆動信号を重畳させ同一の圧電素子で行なっても良い。   Of the piezoelectric element laminates 19A and 19B, the piezoelectric element laminate 19B1 directly connected to the needle support member 18 in the piezoelectric element laminate 19B is a drive source for causing the needle support member 18 to vibrate in the insertion direction of the injection needle 11. Used as. The displacement of the piezoelectric element laminate 19 </ b> B <b> 1 for applying vibration is repeatedly changed by a vibration driving signal that is a voltage applied from the vibration driving means 54. Alternatively, the piezoelectric element laminate for applying vibration may not be provided separately, and the same piezoelectric element may be used by superimposing the forward / backward movement of the Z-axis moving mechanism 16 and the vibration drive signal.

Z軸位置制御部51は、位置指令部52から位置指令が電圧発生部53に与えられ、その位置指令に基づいて、電圧発生器53から圧電素子積層体19A,19B2に対応する電圧を印加する。Z軸位置制御部51は、図1の注入動作制御部88におけるZ軸の搬送手段個別制御部88aに設けられる。また、その位置指令部52は、図1の位置判定手段3によって与えられた位置情報に基づいて、担当被導入体決定部87で定められる目標位置を前記位置指令とする。位置指令部52は、担当被導入決定部87の一部として設けられたものであっても良い。   The Z-axis position control unit 51 receives a position command from the position command unit 52 to the voltage generation unit 53, and applies a voltage corresponding to the piezoelectric element stacks 19A and 19B2 from the voltage generator 53 based on the position command. . The Z-axis position control unit 51 is provided in the Z-axis transport means individual control unit 88a in the injection operation control unit 88 of FIG. Further, the position command unit 52 uses the target position determined by the assigned body determination unit 87 as the position command based on the position information given by the position determination unit 3 of FIG. The position command unit 52 may be provided as a part of the assigned introduction determining unit 87.

振動駆動手段54は、電圧発生器56から前記振動駆動信号として所定周波数の交番電圧を前記圧電素子積層体19B1に印加する。その交番電圧の周波数、つまり針支持部材18に付与する振動の周波数は、周波数可変手段55から電圧発生器56への指令により切換可能とされている。   The vibration drive means 54 applies an alternating voltage having a predetermined frequency to the piezoelectric element laminate 19B1 as the vibration drive signal from the voltage generator 56. The frequency of the alternating voltage, that is, the frequency of vibration applied to the needle support member 18 can be switched by a command from the frequency variable means 55 to the voltage generator 56.

図1に示すように、制御装置5は、前記位置判定手段3と搬送制御手段80とを有する。搬送制御手段80は、位置判定手段3によって得られた被導入体66の位置情報から注入針11の先端の目標位置を決定する担当被導入体決定部87と、上記目標位置に応じて各搬送手段4の動作を制御する注入動作制御部88とを有する。注入動作制御部88は、それぞれ個々の搬送手段4を制御する複数の搬送手段個別制御部88aで構成される。この搬送手段別個別搬送部88aには、第1の進退駆動手段45のX軸位置制御部59Xと、第2の進退駆動手段46のY軸位置制御部59Yと、進退・振動駆動手段50のZ軸位置制御部51および振動駆動手段54(図7)と、補正手段88bとが含まれる。また、搬送制御手段80には、注入動作制御部88とは別に、注入針11の先端が被導入体66に接近したときに搬送手段4を制御する微調整用動作制御部89が設けられている。   As shown in FIG. 1, the control device 5 includes the position determination unit 3 and a conveyance control unit 80. The conveyance control unit 80 is configured to determine the target position of the tip of the injection needle 11 from the position information of the introduction target 66 obtained by the position determination unit 3, and to each of the conveyances according to the target position. An injection operation control unit 88 for controlling the operation of the means 4. The injection operation control unit 88 includes a plurality of conveyance unit individual control units 88 a that control the individual conveyance units 4. The individual conveyance unit 88a includes an X-axis position control unit 59X of the first advance / retreat drive unit 45, a Y-axis position control unit 59Y of the second advance / retreat drive unit 46, and an advance / retreat / vibration drive unit 50. A Z-axis position control unit 51, vibration drive means 54 (FIG. 7), and correction means 88b are included. In addition to the injection operation control unit 88, the transfer control unit 80 is provided with a fine adjustment operation control unit 89 that controls the transfer unit 4 when the tip of the injection needle 11 approaches the introduced body 66. Yes.

搬送手段個別制御部88aは、図10のブロック図に示される。
担当被導入体決定部87によって決定された第1の進退駆動手段45bの目標位置信号xと、第1のセンサS1の出力信号とがX軸位置調整部59Xに入力され、X軸位置調整部59Xから第1の進退駆動手段45bへ、制御量を指定する命令信号xが出力される。同様に、担当被導入体決定部87によって決定された第2の進退駆動手段46bの目標位置信号yと、第2のセンサS2の出力信号とがY軸位置調整部59Yに入力され、Y軸位置調整部59Yから第2の進退駆動手段46bへ、制御量を指定する命令信号yが出力される。このようにフィードバック制御を行うことにより、注入針11の先端を被導入体66(図1)に近づける。
The transport means individual control unit 88a is shown in the block diagram of FIG.
Charge a target position signal x 0 of the first advancing drive means 45b which is determined by the transductant determination unit 87, an output signal of the first sensor S1 is input to the X-axis position adjusting unit 59x, X-axis position adjustment from part 59X to the first advancing drive means 45b, the instruction signal x 1 is output to specify the control quantity. Similarly, charge the target position signal y 0 of the second advancing drive means 46b which is determined by the transductant determination unit 87, an output signal of the second sensor S2 are input to the Y-axis position adjusting unit 59Y, Y from the axis position adjustment unit 59Y to the second advancing drive means 46b, the instruction signal y 1 is output to specify the control quantity. By performing feedback control in this way, the tip of the injection needle 11 is brought close to the body 66 (FIG. 1).

また、上記命令信号yと、第2および第3のセンサS1,S2の出力信号とが補正手段88bに入力され、補正手段88bからY軸位置調整部59Yへ、第2の進退駆動手段46bの制御量を補正するための補正量を指定する補正信号Δyが出力される。この制御量の補正は、以下に記す事態に対処するためのものである。すなわち、搬送手段4の組立精度、例えば第1のガイド43と第2のガイド44との直角度等の影響等により、第1の移動体41が動作しているときに、第2の移動体42がY軸方向に動く並進運動を行うことや、X軸方向およびY軸方向のいずれとも直交する軸Oの回りに回転する回転運動を行うことや、これら並進運動と回転運動の両方を行うことがある。これらの場合、第2の移動体42がY軸方向に変位する。この変位は僅かであっても、注入針11の先端では大きな変位となる。 Further, the above-described instruction signal y 1, the output signal of the second and third sensors S1, S2 is input into the correction unit 88b, a correction unit 88b to the Y-axis position adjusting unit 59Y, the second reciprocating drive means 46b A correction signal Δy that specifies a correction amount for correcting the control amount is output. This correction of the control amount is to cope with the situation described below. That is, when the first moving body 41 is operating due to the assembly accuracy of the transport means 4, such as the influence of the perpendicularity between the first guide 43 and the second guide 44, etc., the second moving body 42 performs a translational motion that moves in the Y-axis direction, performs a rotational motion that rotates around an axis O that is orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction, and performs both the translational motion and the rotational motion. Sometimes. In these cases, the second moving body 42 is displaced in the Y-axis direction. Even if this displacement is slight, it is a large displacement at the tip of the injection needle 11.

補正手段88bは、上記命令信号yと第2および第3のセンサS1,S2との出力信号とから、第1の移動体41が移動したときの第2の移動体42の動作状況を判定する。
具体的には、第2の進退駆動手段46の制御量の変化と第2のセンサS2の出力信号とを比較することで、並進運動の有無とその程度を判定することができる。第2の移動体42が並進運動を行った場合、Y軸移動機構15は第2のセンサS2の出力信号に基づいて位置制御されているので、第2のセンサS2の検出値は変化しないものの、Y軸移動機構15の第2の進退駆動手段46の制御量が変化する。つまり、X軸移動機構14のみの動作に対して、第2の進退駆動手段46の制御量に変化があった場合は、注入針11の先端位置がY軸方向にも変位していることになり、並進運動をしていると判定される。並進運動があった場合、前記制御量から第2の移動体42のY軸方向の変位量を演算して、第2の進退駆動手段46の制御量を補正する。
Correcting means 88b from the output signal of the command signal y 1 and the second and third sensors S1, S2, determine the operating status of the second moving member 42 when the first moving body 41 moves To do.
Specifically, by comparing the change in the control amount of the second advance / retreat driving means 46 with the output signal of the second sensor S2, the presence / absence of the translational motion and its degree can be determined. When the second moving body 42 performs translational movement, the position of the Y-axis moving mechanism 15 is controlled based on the output signal of the second sensor S2, but the detection value of the second sensor S2 does not change. The control amount of the second advance / retreat driving means 46 of the Y-axis moving mechanism 15 changes. That is, when the control amount of the second advance / retreat driving means 46 is changed with respect to the operation of only the X-axis moving mechanism 14, the tip position of the injection needle 11 is also displaced in the Y-axis direction. Therefore, it is determined that it is in translation. When there is a translational motion, the amount of displacement of the second moving body 42 in the Y-axis direction is calculated from the amount of control, and the amount of control of the second forward / backward drive means 46 is corrected.

また、第2のセンサS2および第3のセンサS3の各検出値を比較することで、第2の移動体42の回転運動の有無とその程度を判定することができる。例えば、第1の移動体41がX軸方向に移動するとき、動作が正常に行われているなら、第2のセンサS2の検出値と第3のセンサS3の検出値は同じになるはずである。しかし、第1の移動体41に対し第2の移動体42が前記軸Oの回りに回転すると、図11に示すように、両センサS2,S3のY軸方向の位置に偏差D1が生じ、その分だけ両センサS2,S3の検出値に差が現れる。よって、両センサS2,S3の検出値に差があるときは回転運動が生じたと判定される。   Further, by comparing the detection values of the second sensor S2 and the third sensor S3, it is possible to determine the presence / absence and the degree of the rotational movement of the second moving body 42. For example, when the first moving body 41 moves in the X-axis direction, if the operation is normally performed, the detection value of the second sensor S2 and the detection value of the third sensor S3 should be the same. is there. However, when the second moving body 42 rotates around the axis O with respect to the first moving body 41, as shown in FIG. 11, a deviation D1 occurs in the position in the Y-axis direction of both sensors S2, S3, Accordingly, a difference appears in the detection values of both sensors S2 and S3. Therefore, when there is a difference between the detection values of both sensors S2 and S3, it is determined that a rotational motion has occurred.

回転運動があった場合、第2のセンサS2と第3のセンサS3との距離L2から第2の移動体41の回転角θを演算する。そして、この回転角θと、第2のセンサS2から注入針11の先端までの距離L1との関係から、予め作成しておいた注入針11の先端位置と第2の移動体41の回転角との関係を示すテーブル等を用いて、注入針11の先端での変位量を求め、それに応じて第2の進退駆動手段46の制御量を補正する。さらに、回転運動の補正では、第2の進退駆動手段46の動作によって、第2のセンサS2と第3のセンサS3との相対変位に差が生じる場合があるため、第2の移動体42の回転角θを再度求めて、補正を繰り返す。   When there is a rotational movement, the rotation angle θ of the second moving body 41 is calculated from the distance L2 between the second sensor S2 and the third sensor S3. Then, from the relationship between the rotation angle θ and the distance L1 from the second sensor S2 to the tip of the injection needle 11, the tip position of the injection needle 11 prepared in advance and the rotation angle of the second moving body 41 are prepared. The amount of displacement at the tip of the injection needle 11 is obtained using a table or the like indicating the relationship between and the control amount of the second advance / retreat driving means 46 is corrected accordingly. Further, in the correction of the rotational movement, there is a case where a difference occurs in the relative displacement between the second sensor S2 and the third sensor S3 due to the operation of the second advance / retreat driving means 46. The rotation angle θ is obtained again and the correction is repeated.

つまり、注入針11の先端位置の補正は、第2の移動体42の角度そのものを補正するのではなく、第2の進退駆動手段46の制御量をコントロールして、第2の移動体42を第2のガイド44に沿って移動させることで行う。このように補正することにより、第2の移動体42が回転運動したときに、注入針11の先端を精度良く位置決めできる。また、第2の移動体42が回転させる機構が不要で、簡易な構成にできる。   That is, the correction of the tip position of the injection needle 11 does not correct the angle itself of the second moving body 42 but controls the control amount of the second advancing / retreating drive means 46 to control the second moving body 42. This is done by moving along the second guide 44. By correcting in this way, the tip of the injection needle 11 can be accurately positioned when the second moving body 42 rotates. Further, a mechanism for rotating the second moving body 42 is unnecessary, and a simple configuration can be achieved.

第2の移動体42が並進運動と回転運動の両方をした場合は、上記並進運動をしたとき補正を先に行い、その後で上記回転運動をしたときの補正を行う。この順番で補正を行うと、補正が簡略になる。
このように、補正手段88bにより、第1の移動体41が移動するときの第2の移動体42の運動状況に応じて、第2の進退駆動手段46の制御量を補正することにより、組立精度の影響等によって生じる注入針11の先端の変位を排除して、注入針11の先端を精度良く位置決めすることができる。
When the second moving body 42 performs both translational motion and rotational motion, the correction is performed first when the translational motion is performed, and then the correction is performed when the rotational motion is performed thereafter. If correction is performed in this order, the correction is simplified.
As described above, the correcting means 88b corrects the control amount of the second advancing / retreating driving means 46 in accordance with the movement state of the second moving body 42 when the first moving body 41 moves, thereby assembling. Displacement of the tip of the injection needle 11 caused by the influence of accuracy and the like can be eliminated, and the tip of the injection needle 11 can be accurately positioned.

被導入体66の位置と注入針11の先端位置とが接近してきて、撮像手段2によって得られた画像に被導入体66および注入針11の先端位置の両方が写り込むようになった場合、位置判定手段3は、画像から被導入体66の位置と注入針11の先端の位置との相対位置を測定し、微調整用制御部89により、位置判定手段3によって測定された前記相対位置が近くなるように各搬送手段4を動作させて、注入針11の先端の位置を微調整する。このように、画像から相対位置を直接測定すれば、一部の演算処理を省略することができて、注入針11の先端の位置決めの微調整が容易になる。   When the position of the introducer 66 and the tip position of the injection needle 11 approach each other and both the tip of the introducer 66 and the injection needle 11 are reflected in the image obtained by the imaging means 2, The position determination unit 3 measures the relative position between the position of the introduction target 66 and the position of the tip of the injection needle 11 from the image, and the relative position measured by the position determination unit 3 by the fine adjustment control unit 89 is determined. Each conveying means 4 is operated so as to be close to each other, and the position of the tip of the injection needle 11 is finely adjusted. Thus, if the relative position is directly measured from the image, a part of the arithmetic processing can be omitted, and the fine adjustment of the positioning of the tip of the injection needle 11 is facilitated.

この実施形態の場合、第2の移動体42の回転運動の有無を判定するのに、第2のセンサS2の検出値と第3のセンサS3の検出値を比較するが、図12のように互いにX軸方向に位置をずらして第3のセンサS3を2個設け、これら2個の第3のセンサS3の検出値を比較しても良い。この場合、図13に示すように、第1の移動体41に対し第2の移動体42が前記軸Oの回りに回転したとき、2個の第3のセンサS3のY軸方向の位置に偏差(D1+D2)が生じ、その分だけ2個の第3のセンサS3の検出値に差が現れる。2個の第3のセンサS3を設けると、図4のように第3のセンサS1が1個だけのときよりも、比較するセンサ間の距離を大きくできるため(L3>L2)、偏差が大きく現れて検出精度を上げることができる。   In this embodiment, the detection value of the second sensor S2 is compared with the detection value of the third sensor S3 in order to determine the presence or absence of the rotational movement of the second moving body 42. As shown in FIG. Two third sensors S3 may be provided with their positions shifted in the X-axis direction, and the detection values of the two third sensors S3 may be compared. In this case, as shown in FIG. 13, when the second moving body 42 rotates around the axis O with respect to the first moving body 41, the two third sensors S3 are positioned at the positions in the Y-axis direction. Deviation (D1 + D2) occurs, and a difference appears in the detection values of the two third sensors S3. When two third sensors S3 are provided, the distance between the sensors to be compared can be made larger than when there is only one third sensor S1 as shown in FIG. 4 (L3> L2), so the deviation is large. Appearing can improve detection accuracy.

この構成のマイクロインジェクション装置によると、被導入体66を収容した容器12の位置を容器位置調整手段1で調整し、位置調整された容器12の内部の平面視画像を撮像手段2で撮像し、その画像から被導入体66の位置を位置判定手段3で判定することで、各注入針11の担当する被導入体66を決定する。このとき、拡大用のレンズ2aにより容器12を局部的に拡大し、被導入体66の位置を画像処理することで、被導入体66の位置を精度良く認識できる。また、例えば、認識した被導入体66の画像内での位置関係から、各注入針11が担当する被導入体66を決定することができる。このように、各注入針11の担当する被導入体66を決定した後、各注入針11を個別の複数の搬送手段4で移動させて、各被導入体66に注入針11をそれぞれ挿入することにより、各被導入体66に導入物質を導入する。   According to the microinjection apparatus of this configuration, the position of the container 12 that accommodates the introduction body 66 is adjusted by the container position adjusting means 1, and the planar view image inside the position-adjusted container 12 is imaged by the imaging means 2, By determining the position of the introduced body 66 from the image by the position determining means 3, the introduced body 66 in charge of each injection needle 11 is determined. At this time, by enlarging the container 12 locally by the magnifying lens 2a and performing image processing on the position of the introduced body 66, the position of the introduced body 66 can be accurately recognized. Further, for example, the introduced body 66 that each injection needle 11 takes charge of can be determined from the positional relationship in the image of the recognized introduced body 66. Thus, after determining the introduction body 66 in charge of each injection needle 11, each injection needle 11 is moved by a plurality of individual conveying means 4, and the injection needle 11 is inserted into each introduction body 66. Thus, the introduction substance is introduced into each of the introduction bodies 66.

搬送手段4は、被導入体66に対して少なくとも2自由度の駆動機構を持つため、注入針11の先端の位置決めが搬送手段4の単体で可能である。各々の搬送手段4が並列に動作して、インジェクション動作を繰り返す。画像内の被導入体66の処理が終了した後、容器位置調整手段1により容器12を移動させ、近接した別の位置における被導入体66の配置を画像処理によって認識し、前記同様にインジェクション動作を繰り返す。   Since the transport unit 4 has a drive mechanism having at least two degrees of freedom with respect to the introduced body 66, the tip of the injection needle 11 can be positioned as a single unit. Each conveying means 4 operates in parallel and repeats the injection operation. After the processing of the introduced object 66 in the image is completed, the container 12 is moved by the container position adjusting means 1, the arrangement of the introduced object 66 at another adjacent position is recognized by image processing, and the injection operation is performed in the same manner as described above. repeat.

このように、細胞等の複数の被導入体66への導入物質の導入を同時に行うことができ、インジェクション処理の効率向上が可能になる。また、少なくとも2種類以上の異なる注入物質を注入針11ごとに充填しておき、同じ被導入体66に順次導入することにより、被導入体66に複数種の導入物質をほぼ同時に導入することが可能になる。よって、注入針11に注入物質を入れ替えすることなく、1つの被導入体66に複数種の導入物質を導入でき、インジェクション処理の効率向上が可能になる。   In this way, the introduction substance can be introduced into a plurality of introduced bodies 66 such as cells at the same time, and the efficiency of the injection process can be improved. In addition, it is possible to introduce a plurality of types of introduction substances into the introduction target body 66 almost simultaneously by filling at least two kinds of different injection substances for each injection needle 11 and sequentially introducing them into the same introduction target body 66. It becomes possible. Therefore, a plurality of types of introduced substances can be introduced into one introduced body 66 without replacing the injected substance in the injection needle 11, and the efficiency of the injection process can be improved.

特に、前記搬送手段4は、移動体41,42と進退駆動手段45,46とが分離され、各進退駆動手段45,46が共に基台4に設置されているため、搬送手段4を小型化でき、また移動体41,42の質量を低減できる。そのため、搬送手段4の高速駆動が可能である。各進退駆動手段45,46は共に基台4に設置されているが、第2の進退駆動手段46の出力部材46aは、第2の移動体42に対して進退方向と直交する方向に移動自在に接するため、第1の移動体41の移動した位置に係わらず、第2の進退駆動手段46の進退駆動を第2の移動体42に伝達することができる。   In particular, the transport means 4 has the moving bodies 41, 42 and the advance / retreat drive means 45, 46 separated, and the advance / retreat drive means 45, 46 are both installed on the base 4, so the transport means 4 can be reduced in size. In addition, the mass of the moving bodies 41 and 42 can be reduced. For this reason, the conveying means 4 can be driven at high speed. Both the advancing / retreating drive means 45 and 46 are installed on the base 4, but the output member 46a of the second advancing / retreating drive means 46 is movable in a direction perpendicular to the advancing / retreating direction with respect to the second moving body 42. Therefore, the forward / backward drive of the second forward / backward drive means 46 can be transmitted to the second mobile body 42 regardless of the position where the first mobile body 41 has moved.

また、搬送手段4を小型化できることから、細胞等の被導入体66が入ったシャーレ等の容器12の周辺に、図3のように複数の搬送手段4を配置することができる。そのため、複数の被導入体66に対して各注入針11の先端を同時に位置決めすることができる。つまり、一度に多数の被導入体66へのインジェクション処理を実行することができ、ハイスループット化が可能となる。   Moreover, since the conveyance means 4 can be reduced in size, a plurality of conveyance means 4 can be arranged around a container 12 such as a petri dish containing an introduced body 66 such as cells as shown in FIG. Therefore, the tip of each injection needle 11 can be simultaneously positioned with respect to the plurality of introduced bodies 66. That is, the injection process to a large number of introduction bodies 66 can be performed at a time, and high throughput can be achieved.

各搬送手段4の動作を制御する注入動作制御部88の各搬送手段個別制御部88aに補正手段88bを設けたため、組立精度の影響等によって生じる注入針11の先端位置の変位を排除して、注入針11の先端位置を精度良く位置決めすることができる。それにより、注入針11による被導入体66への導入物質の注入精度を上げられる。   Since the correction means 88b is provided in each conveyance means individual control section 88a of the injection operation control section 88 that controls the operation of each conveyance means 4, the displacement of the tip position of the injection needle 11 caused by the influence of assembly accuracy and the like is eliminated, The tip position of the injection needle 11 can be accurately positioned. Thereby, the injection | pouring precision of the introductory substance to the to-be-introduced body 66 by the injection needle 11 can be raised.

また、搬送手段4の各移動体41,42の進退駆動手段45,46につき、圧電素子の積層体とした場合は、次の効果が得られる。すなわち、従来は注入針の駆動には、ボールねじを用いた機構や超音波モータが使用されていたが、この実施形態では、圧電素子を用いた小型アクチュエータを組み合わせることによって、注入針11を駆動する搬送手段4の小型化を図っている。圧電素子を用いたアクチュエータは、電気エネルギから機械エネルギに変換する変換効果が高く、印加する電圧を変えることにより、発生する変位を比較的簡単に変えることができ、制御性に優れた特長がある。   Further, when the advancing / retreating drive means 45, 46 of each moving body 41, 42 of the transport means 4 is a laminated body of piezoelectric elements, the following effects can be obtained. That is, conventionally, a mechanism using a ball screw or an ultrasonic motor has been used to drive the injection needle. In this embodiment, the injection needle 11 is driven by combining a small actuator using a piezoelectric element. The conveying means 4 to be reduced is downsized. Actuators using piezoelectric elements have a high conversion effect for converting electrical energy to mechanical energy. By changing the applied voltage, the generated displacement can be changed relatively easily and has excellent controllability. .

また、この搬送手段4には、第1のガイド43および第2のガイド44のレール43a,44aと被案内体43b,44b間に予圧を発生させて、X軸移動機構14およびY軸移動機構15の剛性を高める予圧発生手段110が設けられているため、第1のガイド43による第1の移動体41の案内の精度、および第2のガイド44による第2の移動体42の案内の精度を向上させられる。それにより、注入針11の先端を精度良く位置決めすることができる。   In addition, the conveying means 4 generates a preload between the rails 43a and 44a of the first guide 43 and the second guide 44 and the guided bodies 43b and 44b, so that the X-axis moving mechanism 14 and the Y-axis moving mechanism. 15 is provided with the preload generating means 110 for increasing the rigidity of the first moving body 41, and the second guide 44 is guided by the second guide 44. Can be improved. Thereby, the tip of injection needle 11 can be positioned with high accuracy.

特に、この実施形態では、予圧発生手段110は、第1および第2の各ガイド43,44に個々に予圧をかけるのではなく、固定側部材(基台40、第1の移動体41)と移動側部材(第1の移動体41、第2の移動体42)間に予圧をかけることで、各ガイド43,44のレール43a,44aと被案内体43b,44b間に予圧を発生させる構成とされている。そのため、第1および第2の各ガイド43,44に、予圧を発生させるための機構を設けずに済み、構造を簡単にできる。その結果、搬送手段4の小型化、各移動体41,42の質量低減を図ることができて、各マニピュレータを高速で駆動させるのに有利である。   In particular, in this embodiment, the preload generating means 110 does not apply preload to the first and second guides 43 and 44 individually, but instead of the fixed side member (the base 40 and the first moving body 41). A configuration in which a preload is generated between the rails 43a and 44a of the guides 43 and 44 and the guided bodies 43b and 44b by applying a preload between the moving side members (the first moving body 41 and the second moving body 42). It is said that. Therefore, it is not necessary to provide a mechanism for generating a preload in each of the first and second guides 43 and 44, and the structure can be simplified. As a result, it is possible to reduce the size of the transport means 4 and reduce the mass of each moving body 41, 42, which is advantageous for driving each manipulator at high speed.

1…容器位置調整手段
2…撮像手段
3…位置判定手段
4…搬送手段
5…制御装置
11…注入針
12…容器
14…X軸移動機構
15…Y軸移動機構
16…Z軸移動機構
19A,19B1,19B2,19c,19D…圧電素子積層体
40…基台(固定側部材)
41…第1の移動体(移動側部材、固定側部材)
42…第2の移動体(移動側部材)
43…第1のガイド
43a…レール
43b…被案内部
44…第2のガイド
44a…レール
44b…被案内部
45…第1の進退駆動手段
45a…出力部材
46…第2の進退駆動手段
46a…出力部材
80…搬送制御手段
88b…補正手段
110…予圧発生手段
111,111A,111B…永久磁石
112…磁性体
S1…第1のセンサ
S2…第2のセンサ
S3…第3のセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container position adjustment means 2 ... Imaging means 3 ... Position determination means 4 ... Conveyance means 5 ... Control apparatus 11 ... Injection needle 12 ... Container 14 ... X-axis movement mechanism 15 ... Y-axis movement mechanism 16 ... Z-axis movement mechanism 19A, 19B1, 19B2, 19c, 19D ... Piezoelectric element laminate 40 ... Base (fixed side member)
41 ... 1st moving body (moving side member, fixed side member)
42 ... 2nd moving body (moving side member)
43 ... first guide 43a ... rail 43b ... guided portion 44 ... second guide 44a ... rail 44b ... guided portion 45 ... first advance / retreat drive means 45a ... output member 46 ... second advance / retreat drive means 46a ... Output member 80 ... Conveyance control means 88b ... Correction means 110 ... Preload generation means 111, 111A, 111B ... Permanent magnet 112 ... Magnetic body S1 ... First sensor S2 ... Second sensor S3 ... Third sensor

Claims (19)

内部に導入物質が充填された注入針を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入するマイクロインジェクション装置であって、
前記被導入体の入った容器の位置を調整する容器位置調整手段と、この容器位置調整手段で位置調整された容器の内部の被導入体に対して複数の注入針をそれぞれ個別に移動させる複数の搬送手段と、前記容器位置調整手段により位置調整された前記容器の内部を拡大用のレンズを通して撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた画像から被導入体の位置を判定する位置判定手段と、この位置判定手段によって得られた位置情報に応じて前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる搬送制御手段とを備え、
前記搬送手段は、少なくとも第1の移動体と第2の移動体とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を持っていて、第2の移動体に前記注入針を支持し、前記第1の移動体が第1のガイドを介して基台に直線方向に進退自在に設置され、第1の移動体の上に第2のガイドを介して第2の移動体が、前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置され、前記第1の移動体および第2の移動体をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段が前記基台に設置され、前記第2の進退駆動手段の出力部材が、第2の移動体に対して進退可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触し、
前記基台と前記第1の移動体との相対変位を検出する第1のセンサと、前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対変位を検出する第2のセンサとを有し、前記搬送制御手段は、前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報と、少なくとも前記第1および第2のセンサの信号とから、前記第1および第2の進退駆動手段を制御するものであり、前記第1の移動体が移動するときに、前記注入針の先端において前記第1の移動体の移動方向と直交する向きに生じた変位が小さくなるように、前記搬送制御手段の制御を補正する補正手段を設けたことを特徴とするマイクロインジェクション装置。
A microinjection device that introduces an introduction substance into an introduction body by inserting an injection needle filled with the introduction substance into the introduction body,
A container position adjusting means for adjusting the position of the container containing the introduced body, and a plurality of injection needles for individually moving the plurality of injection needles with respect to the introduced body inside the container whose position is adjusted by the container position adjusting means. A transfer means, an image pickup means for picking up an image of the inside of the container whose position is adjusted by the container position adjusting means through a magnifying lens, and a position determination for determining the position of the introducer from the image obtained by the image pickup means Means and a transport control means for causing the transport means to move the injection needle in accordance with the position information obtained by the position determination means,
The transport means has at least two degrees of freedom in which the first moving body and the second moving body can freely advance and retract in directions orthogonal to each other, and the injection needle is supported by the second moving body, The first moving body is installed on the base so as to be able to advance and retreat in a linear direction via the first guide, and the second moving body is disposed on the first moving body via the second guide in the linear direction. The first advancing / retracting driving means and the second advancing / retreating driving means for moving the first moving body and the second moving body forward and backward, respectively, are installed on the base. The output member of the two advancing / retreating drive means is connected to or in contact with the second moving body so as to freely move in a direction perpendicular to the direction in which the second moving body can advance and retreat;
A first sensor that detects relative displacement between the base and the first moving body; and a second sensor that detects relative displacement between the first moving body and the second moving body. The conveyance control means controls the first and second advance / retreat driving means from the position information of the introduced body obtained by the position determination means and at least the signals of the first and second sensors. When the first moving body moves, the transport control means reduces the displacement generated in the direction perpendicular to the moving direction of the first moving body at the tip of the injection needle. A microinjection apparatus comprising correction means for correcting the control of the above.
請求項1において、前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対変位を検出する第3のセンサを、前記第2のセンサに対し前記第1の移動体の進退方向に離れた位置に設けたマイクロインジェクション装置。   The third sensor for detecting relative displacement between the first moving body and the second moving body is separated from the second sensor in the advancing / retreating direction of the first moving body. Microinjection device provided at the position. 請求項2において、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号と前記第2の進退駆動手段の制御量の変化とから、前記第2の移動体が、前記第1の移動体に対して前記第2の移動体の進退方向に移動する運動である並進運動をしたか、前記第1の移動体の進退方向および前記第2の移動体の進退方向のいずれとも直交する軸の回りに回転する運動である回転運動をしたか、前記並進運動と回転運動の両方をしたかを判定し、その判定結果に応じて前記第2の進退駆動手段の制御目標値を補正する補正量を決定するマイクロインジェクション装置。   3. The correction unit according to claim 2, wherein the second moving body is compared with the first moving body based on a signal from the third sensor and a change in a control amount of the second forward / backward driving means. Rotated around an axis orthogonal to both the forward / backward direction of the first moving body and the forward / backward direction of the second moving body, or a translational movement that is a movement that moves in the forward / backward direction of the second moving body It is determined whether the rotary motion that is the motion to be performed or both the translational motion and the rotational motion are performed, and a correction amount for correcting the control target value of the second forward / backward drive means is determined according to the determination result Microinjection device. 請求項3において、前記補正手段により、前記第2の移動体が並進運動をしたと判定されたとき、前記搬送制御手段は、前記第2の進退駆動手段の制御量の変化から、並進運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行うマイクロインジェクション装置。   4. The method according to claim 3, wherein when the correction unit determines that the second moving body has undergone translational motion, the transfer control unit is configured to perform post-translational motion based on a change in a control amount of the second forward / backward driving unit. The position of the tip of the injection needle is calculated, and from the position of the tip of the injection needle obtained by this calculation and the position information of the introduced body obtained by the position determination means, the first and second moving bodies A microinjection device that calculates the target movement amount and corrects the position of the tip of the injection needle. 請求項4において、前記搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の進退駆動手段の制御量を操作して、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させて行うマイクロインジェクション装置。   5. The position correction of the tip of the injection needle by the conveyance control means according to claim 4, wherein the second moving body is moved along the second guide by operating a control amount of the second advance / retreat driving means. Microinjection device to be performed. 請求項3において、前記補正手段により、前記第2の移動体が回転運動をしたと判定されたとき、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号の変化から第2の移動体の回転角を演算し、前記搬送制御手段は、前記第2のセンサから前記注入針の先端までの距離と前記第2の移動体の回転角とから、回転運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行うマイクロインジェクション装置。   4. The rotation angle of the second moving body according to claim 3, wherein when the correcting means determines that the second moving body has rotationally moved, the correcting means determines the rotation angle of the second moving body from a change in the signal of the third sensor. The transport control means calculates the position of the tip of the injection needle after the rotational movement from the distance from the second sensor to the tip of the injection needle and the rotation angle of the second moving body. The target movement amount of the first and second moving bodies is calculated from the position of the tip of the injection needle obtained by this calculation and the position information of the introduced body obtained by the position determination means, A microinjection device that corrects the tip position. 請求項6において、前記搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の進退駆動手段の制御量を操作して、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させて行うマイクロインジェクション装置。   7. The position correction of the tip of the injection needle by the conveyance control means according to claim 6, wherein the second moving body is moved along the second guide by operating a control amount of the second advance / retreat driving means. Microinjection device to be performed. 請求項6において、前記搬送制御手段による注入針の先端の位置補正は、前記第2の移動体を前記第2のガイドに沿って移動させる第1回目の位置補正を行い、この第1回目の補正終了後、同様に第2回目以降の位置補正を繰り返し行うマイクロインジェクション装置。   7. The position correction of the tip of the injection needle by the transport control means according to claim 6, wherein the first position correction is performed to move the second moving body along the second guide, and the first time A micro-injection apparatus that repeatedly performs the second and subsequent position corrections after the correction is completed. 請求項3において、前記補正手段により、前記第2の移動体が並進運動と回転運動の両方をしたと判定されたとき、前記補正手段は、前記第3のセンサの信号の変化から第2の移動体の回転角を演算し、前記搬送制御手段は、前記第2の進退駆動手段の制御量の変化から、並進運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行い、その後、前記第2のセンサから前記注入針の先端までの距離と前記第2の移動体の回転角とから、回転運動後の注入針の先端の位置を演算し、この演算により得られた注入針の先端の位置と前記位置判定手段によって得られた被導入体の位置情報とから前記第1および第2の移動体の目標移動量を演算し、注入針の先端の位置補正を行うマイクロインジェクション装置。   4. The method according to claim 3, wherein when it is determined by the correction means that the second moving body has performed both translational movement and rotational movement, the correction means determines whether the second sensor has changed from the change in the signal of the third sensor. The rotation angle of the moving body is calculated, and the transfer control means calculates the position of the tip of the injection needle after translation from the change in the control amount of the second advance / retreat driving means, and the injection obtained by this calculation The target movement amount of the first and second moving bodies is calculated from the position of the tip of the needle and the position information of the introduced body obtained by the position determination means, the position of the tip of the injection needle is corrected, and then The position of the tip of the injection needle after the rotary motion is calculated from the distance from the second sensor to the tip of the injection needle and the rotation angle of the second moving body, and the injection needle obtained by this calculation The position of the tip of the lead and the guide obtained by the position determination means It calculates a target amount of movement of the first and second moving body from the position information of the body, the microinjection apparatus that performs position correction of the tip of the injection needle. 請求項2ないし請求項9のいずれか1項において、前記第1ないし第3の各センサが磁気式のセンサであるマイクロインジェクション装置。   10. The microinjection device according to claim 2, wherein each of the first to third sensors is a magnetic sensor. 請求項2ないし請求項9のいずれか1項において、前記第1ないし第3の各センサが光学式のセンサであるマイクロインジェクション装置。   10. The microinjection device according to claim 2, wherein each of the first to third sensors is an optical sensor. 請求項1ないし請求項11のいずれか1項において、前記第1のガイドおよび第2のガイドは、固定側部材である前記基台または前記第1の移動体に設置されたレールと、移動側部材である前記第1の移動体または前記第2の移動体に設けられ前記レールに沿って進退自在な被案内体とでなり、前記第1のガイドおよび第2のガイドのいずれかまたは両方につき、前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させる予圧発生手段を設けたマイクロインジェクション装置。   12. The first guide and the second guide according to claim 1, wherein the first guide and the second guide are a fixed side member, the rail installed on the base or the first moving body, and the moving side. It is a guided body provided on the first moving body or the second moving body, which is a member, and is capable of moving back and forth along the rail, and either or both of the first guide and the second guide A microinjection apparatus provided with preload generating means for generating a preload between the rail and the guided body. 請求項12において、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材のうちの一方に永久磁石を配置し、かつ他方に磁性体を配置し、これら永久磁石と磁性体との磁気吸引力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとしたマイクロインジェクション装置。   13. The preload generating means according to claim 12, wherein a permanent magnet is disposed on one of the fixed side member and the moving side member, and a magnetic body is disposed on the other, and a magnetic attractive force between the permanent magnet and the magnetic body. A microinjection device that generates a preload between the rail and the guided body. 請求項12において、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材の対向面に、異なる磁極同士が向かい合うように永久磁石をそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石の磁気吸引力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとしたマイクロインジェクション装置。   13. The preload generating means according to claim 12, wherein permanent magnets are arranged on opposite surfaces of the fixed side member and the moving side member so that different magnetic poles face each other, and the rail is generated by a magnetic attractive force of these two permanent magnets. And a microinjection device for generating a preload between the guided bodies. 請求項12において、前記予圧発生手段は、前記固定側部材および移動側部材の対向面に、同じ磁極同士が向かい合うように永久磁石をそれぞれ配置し、これら2つの永久磁石の磁気反発力によって前記レールと前記被案内体間に予圧を発生させるものとしたマイクロインジェクション装置。   13. The preload generating means according to claim 12, wherein permanent magnets are respectively disposed on opposing surfaces of the fixed side member and the moving side member so that the same magnetic poles face each other, and the rails are generated by the magnetic repulsive force of these two permanent magnets. And a microinjection device for generating a preload between the guided bodies. 請求項1ないし請求項15のいずれか1項において、前記位置判定手段は、前記撮像手段によって得られた画像から、被導入体の位置と前記注入針の先端の位置との相対位置を測定する機能を有し、前記搬送制御手段に、前記位置判定手段により測定された前記相対位置が近くなるように、前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる微調整用動作制御部を設けたマイクロインジェクション装置。   16. The position determination unit according to claim 1, wherein the position determination unit measures a relative position between the position of the introducer and the position of the tip of the injection needle from the image obtained by the imaging unit. And a micro-adjustment operation control unit that causes each of the transfer means to move the injection needle so that the relative position measured by the position determination means is close to the transfer control means. Injection device. 請求項1ないし請求項16のいずれか1項において、前記搬送手段における各進退駆動手段は、複数の圧電素子が積層されて積層方向に伸縮する圧電素子積層体を用いたマイクロインジェクション装置。   17. The microinjection device according to claim 1, wherein each of the advancing / retreating driving units in the transport unit uses a piezoelectric element stack in which a plurality of piezoelectric elements are stacked and expand and contract in a stacking direction. 請求項1ないし請求項17のいずれか1項において、前記注入針を移動させる搬送手段が、前記容器位置調整手段で位置調整される容器内の被導入体の周囲に複数配置されているマイクロインジェクション装置。   18. The microinjection according to any one of claims 1 to 17, wherein a plurality of conveying means for moving the injection needle are arranged around a body to be introduced in a container whose position is adjusted by the container position adjusting means. apparatus. 請求項1ないし請求項18のいずれか1項において、被導入体が細胞であり、導入物質がDNAおよびタンパク質等の遺伝子制御因子であるマイクロインジェクション装置。   The microinjection apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein the introducer is a cell, and the introduced substance is a gene regulatory factor such as DNA and protein.
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