JP2658216B2 - マイクロマニピュレータ - Google Patents

マイクロマニピュレータ

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JP2658216B2
JP2658216B2 JP63181167A JP18116788A JP2658216B2 JP 2658216 B2 JP2658216 B2 JP 2658216B2 JP 63181167 A JP63181167 A JP 63181167A JP 18116788 A JP18116788 A JP 18116788A JP 2658216 B2 JP2658216 B2 JP 2658216B2
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克也 柏木
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、マイクロマニピュレータにおいて、微小針
や微小ピペット等の微小器具を細胞等の内部に挿入する
ための機構に関する。
<従来の技術とその課題> マイクロマニピュレータを用いて、シャーレなどの容
器内の細胞等に微小注射を行ったり、細胞内電位を測定
し、あるいは細胞内の核等を除去しようとする場合、微
小針や微小ピペットを水平方向に対して例えば45゜傾け
て取り付ける必要がある。従来のマイクロマニピュレー
タでは、微動駆動部は、微小器具を水平方向および鉛直
方向のみに駆動可能となっており、微小器具をその軸方
向、つまり水平方向に対して45゜傾いた方向に沿って駆
動することが不可能で、微小器具の細胞内への挿入作業
が非常に困難であった。
また、手動式のマイクロマニピュレータにおいては、
微小器具をその軸方向に沿って駆動し得るものもある
が、このマイクロマニピュレータによると、微小器具を
軸方向に沿って動かすと、微小器具が顕微鏡の焦点から
ずれるため、その先端または全体を見失ってしまい、非
常に使い難いという欠点があった。
本発明の目的は、微小器具を水平方向に対して斜めに
取り付けた場合でも、その先端を容易に細胞等の内部に
挿入することのできる、マイクロマニピュレータにおけ
る微小器具の細胞内挿入機構を提供することにある。
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するための構成を、第1図に示す基本
概念図を参照しつつ説明すると、本発明は、入力された
操作信号に基づいて上記微小器具Mを駆動する駆動装置
aと、操作桿等の手動操作に基づいて微小器具Mを水平
2方向(X,Y方向)に駆動させるための操作信号を駆動
装置aに供給する第1の操作信号供給手段bと、微小器
具Mを、水平1方向(X方向)および鉛直方向(Z方
向)に、それぞれ所定の速度で同時に駆動させるための
操作信号を駆動装置aに供給する第2の操作信号供給手
段cと、顕微鏡1の像を撮像する撮像手段dと、第1の
操作信号供給手段bからの操作信号に基づいて指標表示
位置を決定し、その指標情報を出力する指標情報供給手
段eと、その指標情報供給手段eからの指標情報と撮像
手段dによる像とを重ね合わせて表示する表示手段fを
備え、その撮像画面上に重ね合わせて表示される指標
は、第1の操作信号供給手段bからの操作信号に応じ
て、微小器具Mの水平2方向(X,Y方向)の駆動に伴っ
て移動するように構成されていることによって特徴づけ
られる。
<作用> 例えば、微小器具Mを水平1方向(X方向)および鉛
直方向(Z方向)に、それぞれ同じ速度でかつ同時に駆
動すると、微小器具Mは水平面(X−Y面)に対して45
゜傾いて移動することになる。従って、微小器具Mを水
平面に対して45゜傾けて装着すれば、微小器具Mをその
軸方向に沿って駆動することが可能になる。
ここで、第3図(b)乃至(d)のCRT画面の表示例
に示すように、微小器具Mの先端を指標cの中心に合わ
せた状態で(第3図(b))、第2の操作信号供給手段
cの操作信号により微小器具Mをその軸方向に沿って上
方を後退させておき、次いで、操作桿を手動操作して第
1の操作信号供給手段bの操作信号により、指標cを細
胞内の所望の部位に合わせる。この時、微小器具MもX
−Y面に沿って平行移動するので、微小器具Mと指標c
との位置関係は、先に微小器具Mを上方に後退させたと
きの状態が維持される。次いで、第2の操作信号供給手
段cの操作信号により微小器具Mをその軸方向に沿って
下方に戻してゆけば、微小器具Mの先端はX−Y上で指
標cの位置に、Z方向には第3図(b)の位置に合うこ
とになる。すなわち、微小器具Mの先端は細胞内に挿入
されたことになる。
<実施例> 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第2図は本発明実施例の構成を示すブロック図であ
る。
細胞等の被処理物は顕微鏡1のステージ上に載せら
れ、その視野下に入れられる。微小ピペット等の微小器
具Mは、マイクロマニピュレータの微動部2に装着され
る。
微動部2は微小器具Mを水平2方向(X,Y方向)およ
び上下方向(Z方向)それぞれに変位させ得る微小駆動
機構を備えており、コンピュータ3からD−A変換器4
を介して供給される駆動信号に基づいて各方向に変位す
る。
コンピュータ3はCPU31、ROM32、RAM33およびキーボ
ード34等を備えてなり、前述したD−A変換器4のほか
に、操作信号発生回路7からの手動操作信号をデジタル
化して採り込むためのA−D変換器5、および顕微鏡1
の装着されたTVカメラ8からの顕微鏡像信号と後述する
指標信号とを合成してCRT9に表示するための画像合成回
路6が接続されている。
操作信号発生回路7は、接続された操作桿7aのX,Y方
向への傾き量、およびつまみ7bの回動量にそれぞれ応じ
た大きさのX,YおよびZ方向への操作信号を出力するこ
とができる。
コンピュータ3は、A−D変換器5を介して採り込ん
だ操作信号発生回路7からのX,Y方向手段操作信号に基
づいて、微動部2にX,Y方向駆動信号をD−A変換器4
を介して供給する。
コンピュータ3は、A−D変換器5を介して採り込ん
だ操作信号発生回路7からのZ方向手動操作信号に基づ
いて、微動部2に、通常はZ方向駆動信号をD−A変換
器4を介して供給するが、キーボード34の操作により、
「挿入モード」が設定された以後は、Z方向手動操作信
号に基づいて、微動部2をZ方向に変位させつつ同時
に、X方向にもZ方向における変位量と同じ量だけ変位
させるためのZ,X方向駆動信号を、D−A変換器4を介
して微動部2に供給するようプログラムされている。す
なわち、「挿入モード」が設定された以後は、微動部2
に装着された微小器具Mは、つまみ7bの回動量に応じた
量だけ、水平面(X−Y面)に対して下方に45゜傾いた
方向にX方向に沿って任意向きに微動されることにな
る。
また、コンピュータ3は「挿入モード」が設定された
以後、最初につまみ7bを回して微小器具Mを上方に移動
させたときの、操作信号発生回路7からのZ方向操作信
号をRAM33内に記憶し、以後、つまみ7bを戻して微小器
具Mを下方へと移動させても、微小器具Mが最初の位置
より下方には移動しないようプログラムされている。
コンピュータ3は、第3図(a)のCRT9の表示例に示
すように、通常、CRT9の画面の中央部にカーソルcを表
示する指標信号を画像合成回路6に出力するが、キーボ
ード第3図4の操作により、「挿入モード」が設定され
た以後は、カーソルcの表示位置を、採り込んだ操作信
号発生回路7からのX,Y方向手動操作信号に応じた量だ
け変更し、その変更後の指標信号を画像合成回路6に出
力するようプログラムされている。すなわち、「挿入モ
ード」が設定された以後は、カーソルcは操作桿7aのX,
Y方向への各傾き量、つまり微小器具MのX,Y方向への各
微動量に相応して、CRT9の画面上を移動することにな
る。
次に、操作手順を、第3図(a)乃至(d)に示すCR
T9の画面の表示例を参照しつつ説明する。
まず、微動部2に、微小器具Mを水平面(X−Y面)
に対して下方45゜傾けて装着しておく。
次に、顕微鏡1のステージ上に、細胞を収容したシャ
ーレを載せ、顕微鏡1の焦点を微小器具Mを挿入したい
細胞に合わせた後(第3図(a))、操作桿7aおよびつ
まみ7bを操作して、微小器具Mの先端をカーソルcの中
心に合わせておき(第3図(b))、この状態で、キー
ボード34の操作によりコンピュータ3に「挿入モード」
を設定しておく。
ここで、この設定以後は、つまみ7bの操作により、微
小器具Mは水平面(X−Y面)に対して45゜傾いた方
向、つまり微小器具Mはその軸方向に沿って移動するこ
とになり、また、操作桿7aの操作により、微小器具Mの
X,Y方向における移動に応じてカーソルcも移動するこ
とになる。
次に、つまみ7bを回して微小器具Mを斜め上方に所定
距離だけ後退させておく。この時の移動距離はRAM33内
に記憶される。また、この状態では、微小器具Mは顕微
鏡1の焦点からずれて、その先端がぼけてしまって見え
ないが、つまみ7bを戻した時の先端位置はカーソルcに
よって把握することができる。
次に、操作桿7aを操作して、カーソルcの中心を細胞
内の微小器具Mを挿入したい位置に合わせる(第3図
(c))。この時、操作桿7aの操作により微小器具Mも
移動するので、微小器具Mの先端とカーソルcの中心と
のX,Y方向における相対的な位置関係はくずれることは
ない。
そして、つまみ7bを先とは逆の向きに回して微小器具
Mを斜め下方に戻してやると、その先端が再びカーソル
cの中心に合うことになる(第3図(d))。すなわ
ち、微小器具Mの先端を細胞内の所望の部位に挿入する
ことができる。
なお、以上の実施例では、挿入時の微小器具Mの移動
を、つまみ7bの手動操作により行なう例を示したが、コ
ンピュータ3に手動操作と同じ方向への移動をプログラ
ムしておき、そのコンピュータ3の制御によって、微小
器具M挿入時の移動を適宜の速度で行なう構成してもよ
い。
<発明の効果> 以上説明したように、発明によれば、微小器具を水平
面に対して斜めに駆動し得るよう構成するとともに、微
小器具の水平方向における駆動に伴って移動する指標を
顕微鏡像の撮像画面上に重ね合わせて表示するよう構成
したから、微小器具をその軸方向に駆動させることが可
能になるとともに、微小器具をその軸方向に沿って駆動
しても、その先端を顕微鏡視野下に戻した時の位置を指
標によって常に把握できる結果、微小器具を水平面に対
して斜めに取り付けた場合であっても、その先端を容易
に細胞内の所望の部位に挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す基本概念図、 第2図は本発明実施例の構成を示すブロック図、 第3図はCRT9の画面の表示例を示す図である。 1……顕微鏡 2……微動部 3……コンピュータ 4……D−A変換器 5……A−D変換器 6……画像合成回路 7……操作信号発生回路 7a……操作桿 7b……つまみ 8……TVカメラ 9……CRT

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】顕微鏡の視野下で微小器具を操作して細胞
    等の被処理物に所定の処理を施すマイクロマニピュレー
    タにおいて、上記微小器具先端を細胞等の内部に挿入す
    るための機構であって、入力された操作信号に基づいて
    上記微小器具を駆動する駆動装置と、操作桿等の手動操
    作に基づいて上記微小器具を水平2方向(X,Y方向)に
    駆動させるための操作信号を上記駆動装置に供給する第
    1の操作信号供給手段と、上記微小器具を、水平1方向
    (X方向)および鉛直方向(Z方向)に、それぞれ所定
    の速度で同時に駆動させるための操作信号を上記駆動装
    置に供給する第2の操作信号供給手段と、上記顕微鏡の
    像を撮像する撮像手段と、上記第1の操作信号供給手段
    からの操作信号に基づいて指標表示位置を決定し、その
    指標情報を出力する指標情報供給手段と、その指標情報
    供給手段からの指標情報と上記撮像手段による像とを重
    ね合わせて表示する表示手段を備え、その撮像画面上に
    重ね合わせて表示される指標は、上記第1の操作信号供
    給手段からの操作信号に応じて、上記微小器具の水平2
    方向(X,Y方向)の駆動に伴って移動するように構成さ
    れていることを特徴とする、マイクロマニピュレータ。
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