JP5444721B2

JP5444721B2 - Manipulation system

Info

Publication number: JP5444721B2
Application number: JP2009004829A
Authority: JP
Inventors: 伸明田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: JP2010162620A

Description

本発明は、顕微鏡の観測下で微小な対象物を保持・解放して操作を行うグリッパ及びマニピュレーションシステムに関する。 The present invention relates to a gripper and a manipulation system that operate by holding and releasing a minute object under observation with a microscope.

顕微鏡の観測下で微小な機械部品や細胞等といった微小な対象物に対して操作を行うため、対象物を把持するグリッパが用いられている。例えば、特許文献１には、把持対象物を把持する領域に熱電対を設けたマイクログリッパが開示されている。また、特許文献２には、把持対象を把持する領域の少なくとも一部を加熱する発熱抵抗体を備えたマイクログリッパが開示されている。 A gripper that grips an object is used to operate a minute object such as a minute mechanical part or cell under the observation of a microscope. For example, Patent Document 1 discloses a micro gripper in which a thermocouple is provided in a region where a gripping target is gripped. Further, Patent Document 2 discloses a micro gripper including a heating resistor that heats at least a part of a region where a gripping target is gripped.

また、特許文献３には、配管内に流体が充填されるマイクロピペットと、前記流体に接触するダイヤフラムを介して配置される圧電素子と、該圧電素子を駆動する駆動電源とを備え、前記圧電素子の駆動により前記マイクロピペット内の流体を駆動するマイクロマニピュレーション装置が開示されている。 Further, Patent Document 3 includes a micropipette in which a pipe is filled with a fluid, a piezoelectric element disposed via a diaphragm in contact with the fluid, and a driving power source that drives the piezoelectric element, There is disclosed a micromanipulation apparatus that drives a fluid in the micropipette by driving an element.

また、特許文献３には、上述したマイクロマニピュレーション装置を用いて、固定された卵細胞にマイクロピペットを接触させる工程と、前記マイクロピペットに連通する流体に接触するダイヤフラムを介して配置される圧電素子の駆動により前記マイクロピペット内の流体の吸引を行い、前記細胞の透明帯の微小部分を弱体化又は開孔する工程と、該弱体化又は開孔された卵細胞の透明帯の微小部分に前記マイクロピペットを挿入する工程とを施す細胞操作方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a step of bringing a micropipette into contact with a fixed egg cell using the above-described micromanipulation apparatus, and a piezoelectric element disposed via a diaphragm in contact with a fluid communicating with the micropipette. A step of sucking a fluid in the micropipette by driving to weaken or open a microportion of the zona pellucida of the cell; and the micropipette to the microportion of the zona pellucida of the weakened or open egg cell And a step of inserting a cell is disclosed.

特開平８−１９２３８１号公報JP-A-8-192381 特開平８−１９２３８２号公報JP-A-8-192382 特開平８−２９０３７７号公報JP-A-8-290377

特許文献１、２に開示された技術は、対象物を把持するため、対象物を変形させることがある。特許文献１、２に開示された技術では、変形させることが好ましくない対象物を取り扱う場合には改善の余地がある。なお、特許文献１、２に開示された技術は、把持対象物の温度を測定したり、把持対象物を加熱したりする目的で、把持対象物を把持する領域に熱電対や発熱抵抗体を設けるもので、把持対象物を保持したり、解放したりするために熱電対や発熱抵抗体を設けるものではない。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 sometimes deform an object in order to grip the object. In the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is room for improvement when an object that is not preferable to be deformed is handled. Note that the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are provided with a thermocouple or a heating resistor in a region where the gripping object is gripped for the purpose of measuring the temperature of the gripping object or heating the gripping object. It is not provided with a thermocouple or a heating resistor for holding or releasing the object to be grasped.

また、特許文献３に開示された技術は、マイクロピペットを介して精子や細胞の核等の物質を卵細胞内に注入するため、マイクロピペット内の余分な物質が卵細胞内に注入されるおそれがある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、取り扱う対象物の変形を抑制すること、細胞等への余計な物質の混入を低減することのうち少なくとも一つを達成することを目的とする。 Moreover, since the technique disclosed in Patent Document 3 injects a substance such as a sperm or a cell nucleus into an egg cell via a micropipette, there is a possibility that an extra substance in the micropipette may be injected into the egg cell. . The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to achieve at least one of suppressing deformation of an object to be handled and reducing contamination of extra substances into cells and the like. To do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグリッパは、対象物を保持する対象物保持部に設けられる温度応答性ポリマーと、当該温度応答性ポリマーの温度を変化させることにより、前記対象物を前記対象物保持部に保持し、又は前記対象物を前記対象物保持部から解放する温度調整手段と、前記温度応答性ポリマーの温度を求めるための温度検出手段と、を含み、前記温度調整手段及び前記温度検出手段は、前記対象物保持部に設けられた前記温度応答性ポリマーの内側に配置されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the gripper according to the present invention changes the temperature-responsive polymer provided in the object holding unit for holding the object and the temperature of the temperature-responsive polymer. A temperature adjusting means for holding the object in the object holding part or releasing the object from the object holding part; and a temperature detecting means for determining the temperature of the temperature-responsive polymer. viewed including the temperature adjusting means and the temperature detecting means is characterized in that it is disposed inside the temperature-responsive polymer which is provided on the object holder.

本発明の好ましい態様としては、前記グリッパにおいて、前記温度調整手段はヒータであることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, in the gripper, the temperature adjusting means is preferably a heater .

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマニピュレーションシスIn order to solve the above-described problems and achieve the object, the manipulation system according to the present invention is provided.
テムは、前記グリッパと、当該グリッパが取り付けられるマニピュレータと、を含むことSystem includes the gripper and a manipulator to which the gripper is attached.
を特徴とする。It is characterized by.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマニピュレーションシス
テムは、対象物を保持する対象物保持部に設けられる温度応答性ポリマーと、当該温度応答性ポリマーの温度を変化させることにより、前記対象物を前記対象物保持部に保持し、又は前記対象物を前記対象物保持部から解放する温度調整手段と、前記温度応答性ポリマーの温度を求めるための温度検出手段と、前記対象保持部が前記対象物を保持できるか否かを表示する表示装置と、前記温度調整手段を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記表示装置に、前記温度検出手段によって検出された前記温度応答性ポリマーの温度が、前記対象物保持部が前記対象物を保持可能である温度に達した場合、保持可能の旨を表示させ、前記温度検出手段によって検出された前記温度応答性ポリマーの温度が、前記対象物保持部が前記対象物を解放可能である温度に達した場合、解放可能の旨を表示させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a manipulation system according to the present invention changes a temperature-responsive polymer provided in an object holding unit that holds an object and the temperature of the temperature-responsive polymer. A temperature adjusting means for holding the object in the object holding part or releasing the object from the object holding part; and a temperature detecting means for determining the temperature of the temperature-responsive polymer; A display device that displays whether or not the object holding unit can hold the object, and a control device that controls the temperature adjustment means. The control device is connected to the display device by the temperature detection means. When the temperature of the detected temperature-responsive polymer reaches a temperature at which the object holding unit can hold the object, a message indicating that the object can be held is displayed. Temperature of the temperature responsive polymer which is detected by the, if the object holder has reached the temperature which can release the object, characterized in that to display the released possible effect.

本発明は、取り扱う対象物の変形を抑制すること、余計な物質の混入を低減することのうち少なくとも一つを達成できる。 The present invention can achieve at least one of suppressing deformation of an object to be handled and reducing mixing of extra substances.

図１は、本実施形態に係るグリッパが取り付けられるマニピュレーションシステムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a manipulation system to which a gripper according to the present embodiment is attached. 図２は、本実施形態に係るグリッパ及びグリッパシステムを示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing the gripper and the gripper system according to the present embodiment. 図３は、本実施形態に係るグリッパ及びグリッパシステムの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the gripper and the gripper system according to the present embodiment. 図４は、本実施形態に係るグリッパの拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the gripper according to the present embodiment. 図５−１は、本実施形態に係るグリッパを用いた体外受精の作業手順を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic diagram illustrating an in vitro fertilization work procedure using the gripper according to the present embodiment. 図５−２は、本実施形態に係るグリッパを用いた体外受精の作業手順を示す模式図である。FIG. 5-2 is a schematic diagram illustrating a procedure for in vitro fertilization using the gripper according to the present embodiment. 図５−３は、本実施形態に係るグリッパを用いた体外受精の作業手順を示す模式図である。FIG. 5-3 is a schematic diagram illustrating a procedure for in vitro fertilization using the gripper according to the present embodiment. 図６は、本実施形態の第１変形例に係るグリッパの構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a gripper according to a first modification of the present embodiment. 図７は、本実施形態の第２変形例に係るグリッパの構成を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a gripper according to a second modification of the present embodiment.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の説明により本発明が限定されるものではない。また、下記の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description. In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.

（実施形態）
図１は、本実施形態に係るグリッパが取り付けられるマニピュレーションシステムの構成図である。図２は、本実施形態に係るグリッパ及びグリッパシステムを示す構成図である。図１に示すマニピュレーションシステム１００は、テーブル３４にホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉが取り付けられる。図２に示すように、本実施形態に係るグリッパ１は、例えば、ホールド用マニピュレータ２０Ｈやインジェクション用マニピュレータ２０Ｉに取り付けられて、図１に示すテーブル３４に載置されるベース３３内の対象物（例えば、卵細胞）を把持する。 (Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a manipulation system to which a gripper according to the present embodiment is attached. FIG. 2 is a configuration diagram showing the gripper and the gripper system according to the present embodiment. In the manipulation system 100 shown in FIG. 1, a hold manipulator 20 H and an injection manipulator 20 I are attached to a table 34. As shown in FIG. 2, the gripper 1 according to the present embodiment is attached to, for example, a holding manipulator 20H or an injection manipulator 20I and is mounted on a base 33 placed on a table 34 shown in FIG. For example, an egg cell) is gripped.

図２に示すように、マニピュレーションシステム１００は、ホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉと、顕微鏡ユニット３０と、グリッパシステム１０１とを含んでいる。本実施形態において、ホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉは、直交３軸系のマニピュレータである。ホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉは、ＸＹ軸ステージ２１と、Ｚ軸ステージ２２と、Ｘ軸駆動装置２３と、Ｙ軸駆動装置２４と、Ｚ軸駆動装置２５と、ホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉにグリッパ１やインジェクションピペット等を取り付けるアタッチメント２６とを有する。アタッチメント２６は、Ｚ軸ステージ２２に取り付けられる。本実施形態では、インジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６にグリッパ１を取り付け、ホールド用マニピュレータ２０Ｈのアタッチメント２６に細胞保持具２８を取り付ける。 As shown in FIG. 2, the manipulation system 100 includes a holding manipulator 20H and an injection manipulator 20I, a microscope unit 30, and a gripper system 101. In the present embodiment, the hold manipulator 20H and the injection manipulator 20I are orthogonal three-axis manipulators. The hold manipulator 20H and the injection manipulator 20I are composed of an XY axis stage 21, a Z axis stage 22, an X axis drive device 23, a Y axis drive device 24, a Z axis drive device 25, a hold manipulator 20H and an injection. And an attachment 26 for attaching the gripper 1 and the injection pipette to the manipulator 20I. The attachment 26 is attached to the Z-axis stage 22. In this embodiment, the gripper 1 is attached to the attachment 26 of the injection manipulator 20I, and the cell holder 28 is attached to the attachment 26 of the holding manipulator 20H.

Ｘ軸駆動装置２３及びＹ軸駆動装置２４及びＺ軸駆動装置２５は、制御装置５０によって制御され、アタッチメント２６に取り付けられるグリッパ１の位置が制御される。ＸＹ軸ステージ２１及びＺ軸ステージ２２は、Ｘ軸駆動装置２３及びＹ軸駆動装置２４及びＺ軸駆動装置２５によって移動して、図１に示すテーブル３４上の三次元空間内でグリッパ１を移動させる。なお、ホールド用マニピュレータ２０Ｈ及びインジェクション用マニピュレータ２０Ｉは、本実施形態の構成に限定されるものではない。 The X-axis drive device 23, the Y-axis drive device 24, and the Z-axis drive device 25 are controlled by the control device 50, and the position of the gripper 1 attached to the attachment 26 is controlled. The XY axis stage 21 and the Z axis stage 22 are moved by the X axis driving device 23, the Y axis driving device 24, and the Z axis driving device 25 to move the gripper 1 in the three-dimensional space on the table 34 shown in FIG. Let The hold manipulator 20H and the injection manipulator 20I are not limited to the configuration of the present embodiment.

顕微鏡ユニット３０は、カメラ３１、顕微鏡３２を有する。顕微鏡３２は、ベース３３内の対象物を拡大する。カメラ３１は顕微鏡３２に取り付けられており、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で構成される。カメラ３１は、顕微鏡３２で拡大された対象物を撮像する。カメラ３１は、制御装置５０に接続されており、撮像した対象物の画像は、制御装置５０に取り込まれて、グリッパ１が対象物を把持するときの制御に用いられたり、制御装置５０に接続される表示装置（例えば、ディスプレイ）６０に表示されたりする。 The microscope unit 30 includes a camera 31 and a microscope 32. The microscope 32 enlarges the object in the base 33. The camera 31 is attached to a microscope 32, and is composed of, for example, an image sensor such as a CCD or a CMOS. The camera 31 images the object magnified by the microscope 32. The camera 31 is connected to the control device 50, and the captured image of the object is captured by the control device 50 and used for control when the gripper 1 grips the object, or connected to the control device 50. Displayed on a display device (for example, display) 60 to be displayed.

制御装置５０には、ホールド用マニピュレータ２０Ｈやインジェクション用マニピュレータ２０Ｉを操作したり、グリッパ１を操作したりするためのジョイスティック６１が接続されている。作業者は、ジョイスティック６１を操作することで、ホールド用マニピュレータ２０Ｈやインジェクション用マニピュレータ２０ＩのＸＹ軸ステージ２１やＺ軸ステージ２２を移動させたり、グリッパ１に対象物を保持させたり、グリッパ１が保持した対象物を解放させたりする。 A joystick 61 for operating the hold manipulator 20H and the injection manipulator 20I and operating the gripper 1 is connected to the control device 50. The operator operates the joystick 61 to move the XY axis stage 21 and the Z axis stage 22 of the holding manipulator 20H and the injection manipulator 20I, hold the object on the gripper 1, and hold the gripper 1 Release the target.

図３は、本実施形態に係るグリッパ及びグリッパシステムの説明図である。図４は、本実施形態に係るグリッパの拡大図である。本実施形態において、グリッパ１は、例えば体外受精（特に家畜や実験用動物等の体外受精）に用いられるものであり、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６に取り付けられて、卵細胞９０の透明帯９１に予め穿孔された孔９３から、卵細胞の細胞質９２に精子９４を付着させたり挿入したりする。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the gripper and the gripper system according to the present embodiment. FIG. 4 is an enlarged view of the gripper according to the present embodiment. In the present embodiment, the gripper 1 is used for, for example, in vitro fertilization (particularly in vitro fertilization such as domestic animals and experimental animals), and is attached to the attachment 26 of the injection manipulator 20I shown in FIG. A sperm 94 is attached to or inserted into the cytoplasm 92 of the egg cell from a hole 93 previously drilled in the zona pellucida 91.

グリッパ１は、対象物（本実施形態では精子９４）を保持する対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５と、温度応答性ポリマー５の温度を変化させることにより、対象物を対象物保持部４に保持し、又は対象物を対象物保持部４から解放する温度調整手段２と、を含む。また、本実施形態において、グリッパ１には、温度応答性ポリマー５の温度を求めるために用いられる温度検出手段３を備える。温度検出手段３は、例えば、熱電対やサーミスタであり、対象物保持部４（本実施形態では、対象物保持部４の先端部分４Ｔ）に設けられる。 The gripper 1 changes the temperature of the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 that holds the object (in this embodiment, the sperm 94) and the temperature-responsive polymer 5, thereby changing the object to the object. Temperature adjusting means 2 that holds the object in the holding part 4 or releases the object from the object holding part 4. Further, in the present embodiment, the gripper 1 is provided with temperature detecting means 3 used for obtaining the temperature of the temperature-responsive polymer 5. The temperature detecting means 3 is, for example, a thermocouple or a thermistor, and is provided at the object holding unit 4 (in this embodiment, the tip portion 4T of the object holding unit 4).

対象物保持部４は温度調整手段２に取り付けられ、温度調整手段２は、棒状又は板状の部材である基部６に取り付けられる。基部６及び対象物保持部４は、例えば、ガラス、シリコン、金属（タングステンや白金、金、チタン、チタン合金等）で構成する。基部６は、温度調整手段２が取り付けられる対象物保持部４と一体としてもよい。アタッチメント２６は、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉが備えるものであり、制御装置５０によって図２に示す図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉが操作されることで、アタッチメント２６の中心軸と平行な方向（図３の矢印Ｌ１、Ｌ２で示す方向）に移動する。 The object holding unit 4 is attached to the temperature adjusting means 2, and the temperature adjusting means 2 is attached to a base 6 that is a rod-like or plate-like member. The base 6 and the object holding unit 4 are made of, for example, glass, silicon, or metal (tungsten, platinum, gold, titanium, titanium alloy, or the like). The base 6 may be integrated with the object holding unit 4 to which the temperature adjusting means 2 is attached. The attachment 26 is provided in the injection manipulator 20I shown in FIG. 2, and is operated in parallel with the central axis of the attachment 26 by the operation of the injection manipulator 20I shown in FIG. 2 shown in FIG. It moves in the direction indicated by arrows L1 and L2 in FIG.

対象物保持部４の表面に塗布される温度応答性ポリマー５は、温度に応答して構造を変化させる高分子材料であり、化学構造からはポリマーに分類され、物理状態からはゲルに分類される。温度応答性ポリマー５は、温度に応じて水和、脱水和して、表面の化学的性質が親水性、疎水性に変化したり、膨潤−脱膨潤変化をしたり、体積変化をしたりする。本実施形態では、温度応答性ポリマー５として、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）を用いるが、本実施形態に適用可能な温度応答性ポリマー５はこれに限定されるものではない。 The temperature-responsive polymer 5 applied to the surface of the object holding unit 4 is a polymer material that changes its structure in response to temperature, and is classified into a polymer from a chemical structure and a gel from a physical state. The The temperature-responsive polymer 5 is hydrated and dehydrated depending on the temperature, and the surface chemical properties are changed to hydrophilic and hydrophobic, and the swelling-de-swelling change and the volume change are performed. . In the present embodiment, poly (N-isopropylacrylamide) is used as the temperature-responsive polymer 5, but the temperature-responsive polymer 5 applicable to the present embodiment is not limited to this.

ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）は、水の存在下においてある温度（相転移温度）以下では水和し、それ以上では脱水和するものであり、相転移温度以下においては表面が親水性で、相転移温度以上では表面が疎水性である。温度応答性ポリマー５にポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）を用いる場合、温度応答性ポリマー５の温度が相転移温度以上になると温度応答性ポリマー５の表面が疎水性となる。一方、温度応答性ポリマー５の温度を相転移温度以下になると温度応答性ポリマー５の表面が親水性となる。このように、本実施形態では、グリッパ１の対象物保持部４に設けられた温度応答性ポリマー５の温度を温度調整手段２によって調整することにより、温度応答性ポリマー５の表面への対象物（例えば細胞や染色体等）の保持・解放を制御する。その結果、グリッパ１は、対象物を把持しないで保持・解放を実現できるので、取り扱う対象物の変形を抑制できる。 Poly (N-isopropylacrylamide) hydrates below a certain temperature (phase transition temperature) in the presence of water, dehydrates above it, and below the phase transition temperature, the surface is hydrophilic and the phase is hydrophilic. Above the transition temperature, the surface is hydrophobic. When poly (N-isopropylacrylamide) is used for the temperature responsive polymer 5, the surface of the temperature responsive polymer 5 becomes hydrophobic when the temperature of the temperature responsive polymer 5 is equal to or higher than the phase transition temperature. On the other hand, when the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is equal to or lower than the phase transition temperature, the surface of the temperature-responsive polymer 5 becomes hydrophilic. As described above, in the present embodiment, the temperature of the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 of the gripper 1 is adjusted by the temperature adjusting means 2, thereby the object on the surface of the temperature-responsive polymer 5. Controls retention and release of cells (eg cells and chromosomes). As a result, the gripper 1 can realize holding and releasing without gripping the object, and therefore can suppress deformation of the object to be handled.

温度応答性ポリマー５にポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）を用いる場合、温度調整手段２によって温度応答性ポリマー５の温度を上昇させると、対象物が温度応答性ポリマー５の表面が疎水性になる。一方、温度調整手段２によって温度応答性ポリマー５の温度を低下させると、温度応答性ポリマー５の表面が親水性になる。 When poly (N-isopropylacrylamide) is used for the temperature-responsive polymer 5, when the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is increased by the temperature adjusting means 2, the surface of the temperature-responsive polymer 5 becomes hydrophobic. On the other hand, when the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is lowered by the temperature adjusting means 2, the surface of the temperature-responsive polymer 5 becomes hydrophilic.

本実施形態において、温度調整手段２にはヒータを用い、温度応答性ポリマー５の温度を上昇させる場合には、温度調整手段２によって温度応答性ポリマー５を加熱する。そして、温度応答性ポリマー５の温度を低下させる場合には、温度調整手段２による加熱を調整（制御）して温度応答性ポリマー５から放熱させることにより、温度応答性ポリマー５の温度を低下させる。ここで、ヒータは、電気エネルギを熱エネルギに変換するエネルギ変換手段であり、例えば、発熱抵抗体や、誘電加熱装置等が用いられる。 In the present embodiment, a heater is used as the temperature adjusting means 2, and when the temperature of the temperature responsive polymer 5 is increased, the temperature responsive polymer 5 is heated by the temperature adjusting means 2. When the temperature of the temperature responsive polymer 5 is lowered, the temperature of the temperature responsive polymer 5 is lowered by adjusting (controlling) the heating by the temperature adjusting means 2 to dissipate heat from the temperature responsive polymer 5. . Here, the heater is energy conversion means for converting electric energy into heat energy, and for example, a heating resistor, a dielectric heating device, or the like is used.

温度調整手段２は、温度調整手段用ドライバ６２によって加熱される。温度応答性ポリマー５の温度を上昇させる場合、制御装置５０は、温度調整手段用ドライバ６２に加熱指令を送信する。温度調整手段用ドライバ６２は、加熱指令に基づき、例えば電気エネルギを温度調整手段２に与え、これによって温度調整手段２を発熱させて温度応答性ポリマー５の温度を上昇させる。温度応答性ポリマー５の温度を低下させる場合、制御装置５０は、温度調整手段用ドライバ６２に送信していた加熱指令を調整（制御）する。これによって、温度調整手段用ドライバ６２は、温度調整手段２への電気エネルギの供給が制御され、その結果、温度応答性ポリマー５の温度が低下する。 The temperature adjusting means 2 is heated by the temperature adjusting means driver 62. When the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is increased, the control device 50 transmits a heating command to the temperature adjustment means driver 62. Based on the heating command, the temperature adjusting means driver 62 applies, for example, electrical energy to the temperature adjusting means 2, thereby causing the temperature adjusting means 2 to generate heat and increase the temperature of the temperature-responsive polymer 5. When the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is lowered, the control device 50 adjusts (controls) the heating command transmitted to the temperature adjusting means driver 62. As a result, the temperature adjusting means driver 62 controls the supply of electrical energy to the temperature adjusting means 2, and as a result, the temperature of the temperature-responsive polymer 5 decreases.

本実施形態では、制御装置５０が温度検出手段３を用いて温度応答性ポリマー５の温度を求め、その温度を用いて温度応答性ポリマー５の温度が目標温度になるように温度調整手段２の発熱量を制御（フィードバック制御）する。例えば、制御装置５０は、温度応答性ポリマー５の目標温度と、温度検出手段３を用いて求めた温度との偏差が０になるように、温度調整手段２の発熱量を制御する。ここで、本実施形態では、温度検出手段３は対象物保持部４の温度を検出しており、温度応答性ポリマー５の温度を直接検出するものではない。このため、厳密には、温度検出手段３が検出した温度と、温度応答性ポリマー５の実際の温度とは異なる。したがって、実験や解析によって、温度検出手段３が検出した温度と、温度応答性ポリマー５の実際の温度との関係を求めておき、制御装置５０は、この関係を用いて温度検出手段３が計測した温度を補正して、温度応答性ポリマー５の温度とすることが好ましい。 In the present embodiment, the control device 50 obtains the temperature of the temperature-responsive polymer 5 using the temperature detection means 3, and uses the temperature of the temperature adjustment means 2 so that the temperature of the temperature-responsive polymer 5 becomes the target temperature. Control the amount of heat generation (feedback control). For example, the control device 50 controls the heat generation amount of the temperature adjusting unit 2 so that the deviation between the target temperature of the temperature-responsive polymer 5 and the temperature obtained using the temperature detecting unit 3 becomes zero. Here, in this embodiment, the temperature detection unit 3 detects the temperature of the object holding unit 4, and does not directly detect the temperature of the temperature-responsive polymer 5. For this reason, strictly speaking, the temperature detected by the temperature detecting means 3 is different from the actual temperature of the temperature-responsive polymer 5. Therefore, the relationship between the temperature detected by the temperature detection means 3 and the actual temperature of the temperature-responsive polymer 5 is obtained through experiments and analysis, and the control device 50 uses the relationship to measure the temperature detection means 3. It is preferable that the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is corrected by correcting the measured temperature.

温度応答性ポリマー５の目標温度を、温度応答性ポリマー５の転移温度とする。この場合、温度応答性ポリマー５の温度が目標温度になると、温度応答性ポリマー５の表面は疎水性となる。温度応答性ポリマー５の温度が目標温度を下回ると、温度応答性ポリマー５の表面は親水性となる。 The target temperature of the temperature-responsive polymer 5 is defined as the transition temperature of the temperature-responsive polymer 5. In this case, when the temperature of the temperature-responsive polymer 5 reaches the target temperature, the surface of the temperature-responsive polymer 5 becomes hydrophobic. When the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is lower than the target temperature, the surface of the temperature-responsive polymer 5 becomes hydrophilic.

このように、本実施形態では、温度調整手段２によって、温度応答性ポリマー５の温度を目標温度及び目標温度よりも低い温度に切り替えることで、温度応答性ポリマー５の表面を疎水性と親水性とに切り替え、これによって、対象物の保持と解放とを切り替える。なお、温度応答性ポリマー５の表面に確実に対象物を吸着させるため、目標温度は、温度応答性ポリマー５の転移温度に所定の温度α（例えば、１℃〜３℃）を加算した値とすることが好ましい。ここで、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）の転移温度は、３０℃〜３４℃の範囲であり、一例としては３２℃のものがある。 Thus, in this embodiment, the temperature of the temperature-responsive polymer 5 is switched between the target temperature and a temperature lower than the target temperature by the temperature adjusting means 2, thereby making the surface of the temperature-responsive polymer 5 hydrophobic and hydrophilic. This switches between holding and releasing the object. The target temperature is a value obtained by adding a predetermined temperature α (for example, 1 ° C. to 3 ° C.) to the transition temperature of the temperature responsive polymer 5 in order to reliably adsorb the object on the surface of the temperature responsive polymer 5. It is preferable to do. Here, the transition temperature of poly (N-isopropylacrylamide) is in the range of 30 ° C. to 34 ° C., and an example is 32 ° C.

本実施形態において、グリッパ１の保持・解放動作は、制御装置５０によって制御される。制御装置５０には、温度調整手段用ドライバ６２が接続されており、制御装置５０からの加熱指令により、温度調整手段用ドライバ６２が温度調整手段２を駆動する。また、制御装置５０には、表示装置６０、及びグリッパ１や図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉ等の操作手段であるジョイスティック６１が接続されている。 In the present embodiment, the holding / release operation of the gripper 1 is controlled by the control device 50. A temperature adjusting means driver 62 is connected to the control device 50, and the temperature adjusting means driver 62 drives the temperature adjusting means 2 in response to a heating command from the control device 50. The control device 50 is connected to a display device 60 and a joystick 61 that is an operation means such as the gripper 1 and the injection manipulator 20I shown in FIG.

ジョイスティック６１は、作業者が操作するマニピュレータ操作用レバー６１ＲＭ及びグリッパ操作用レバー６１ＲＧを備える。このような構成により、ジョイスティック６１によって、グリッパ１及びマニピュレータ（例えば、インジェクション用マニピュレータ２０Ｉ）の両方を一つのジョイスティック６１で操作できる。マニピュレータ操作用レバー６１ＲＭを矢印Ａ１の方向に操作すると、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６が図３の矢印Ｌ１方向へ移動して、卵細胞９０へ近づく。また、マニピュレータ操作用レバー６１ＲＭを矢印Ａ２の方向に操作すると、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６が図３の矢印Ｌ２方向へ移動して、卵細胞９０から遠ざかる。グリッパ操作用レバー６１ＲＧを矢印Ｈの方向に操作するとグリッパ１は対象物を保持し、グリッパ操作用レバー６１ＲＧを矢印Ｒの方向に操作するとグリッパ１は対象物を解放する。 The joystick 61 includes a manipulator operation lever 61RM and a gripper operation lever 61RG operated by an operator. With such a configuration, both the gripper 1 and the manipulator (for example, the injection manipulator 20I) can be operated with one joystick 61 by the joystick 61. When manipulator operation lever 61RM is operated in the direction of arrow A1, attachment 26 of injection manipulator 20I shown in FIG. 2 moves in the direction of arrow L1 in FIG. Further, when the manipulator operation lever 61RM is operated in the direction of arrow A2, the attachment 26 of the injection manipulator 20I shown in FIG. 2 moves in the direction of arrow L2 in FIG. When the gripper operation lever 61RG is operated in the direction of the arrow H, the gripper 1 holds the object, and when the gripper operation lever 61RG is operated in the direction of the arrow R, the gripper 1 releases the object.

制御装置５０はマイクロコンピュータであり、処理部５０Ｐと、記憶部５０Ｍと、入出力部５０ＩＯとを含む。入出力部５０ＩＯには、温度調整手段用ドライバ６２、温度検出手段３、ジョイスティック６１が接続される。処理部５０Ｐは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と半導体メモリとを組み合わせて構成されており、グリッパシステム１０１やマニピュレーションシステム１００に対する種々の制御を実行する。記憶部５０Ｍは、例えば、半導体を利用した記憶素子や磁気記憶装置、あるいは光磁気記憶装置等であり、グリッパシステム１０１やマニピュレーションシステム１００の制御に必要なコンピュータプログラムや制御データ等が保存される。 The control device 50 is a microcomputer, and includes a processing unit 50P, a storage unit 50M, and an input / output unit 50IO. A temperature adjusting means driver 62, temperature detecting means 3, and joystick 61 are connected to the input / output unit 50IO. The processing unit 50P is configured by combining a CPU (Central Processing Unit) and a semiconductor memory, and executes various controls on the gripper system 101 and the manipulation system 100. The storage unit 50M is, for example, a storage element using a semiconductor, a magnetic storage device, a magneto-optical storage device, or the like, and stores a computer program, control data, and the like necessary for controlling the gripper system 101 and the manipulation system 100.

処理部５０Ｐは、制御条件判定部５１と、温度制御部５２と、マニピュレータ制御部５３とを備える。制御条件判定部５１は、グリッパシステム１０１やマニピュレーションシステム１００に対する種々の制御において、制御の条件を判定する。温度制御部５２は、温度調整手段用ドライバ６２を制御して、温度調整手段２の温度を調整する。マニピュレータ制御部５３は、ジョイスティック６１からの入力信号に基づき、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉやホールド用マニピュレータ２０Ｈの動作を制御する。 The processing unit 50P includes a control condition determination unit 51, a temperature control unit 52, and a manipulator control unit 53. The control condition determination unit 51 determines a control condition in various controls for the gripper system 101 and the manipulation system 100. The temperature controller 52 controls the temperature adjusting means driver 62 to adjust the temperature of the temperature adjusting means 2. The manipulator control unit 53 controls the operation of the injection manipulator 20I and the hold manipulator 20H shown in FIG. 2 based on the input signal from the joystick 61.

本実施形態において、制御条件判定部５１の機能、及び温度制御部５２の機能、及びマニピュレータ制御部５３の機能は、処理部５０Ｐがこれらの機能を実現するコンピュータプログラムを記憶部５０Ｍから読み出して実行することにより実現される。次に、グリッパシステム１０１及びグリッパ１を用いて、卵細胞９０に精子を体外受精させる例を説明する。 In the present embodiment, the function of the control condition determination unit 51, the function of the temperature control unit 52, and the function of the manipulator control unit 53 are executed by the processing unit 50P reading out a computer program that realizes these functions from the storage unit 50M. It is realized by doing. Next, an example will be described in which the egg cell 90 is fertilized in vitro using the gripper system 101 and the gripper 1.

図５−１〜図５−３は、本実施形態に係るグリッパを用いた体外受精の作業手順を示す模式図である。次の説明では、グリッパ１を、卵細胞体外受精用精子保持ツールとして用いる。体外受精は、卵細胞９０の透明帯９１に孔９３を穿孔しておき、精子９４を保持させたグリッパ１の対象物保持部４を９３から進入させて、細胞質９２に精子９４を着床させる。本実施形態において、体外受精の作業は、図２に示すマニピュレーションシステム１００を用いて、ベース３３上の卵細胞９０及び精子９４を顕微鏡３２で観測しながら行われる。 FIGS. 5-1 to 5-3 are schematic views illustrating the work procedure of in vitro fertilization using the gripper according to the present embodiment. In the following description, the gripper 1 is used as a sperm holding tool for egg cell in vitro fertilization. In in vitro fertilization, a hole 93 is perforated in the zona pellucida 91 of the egg cell 90, the object holding part 4 of the gripper 1 holding the sperm 94 is entered from 93, and the sperm 94 is implanted in the cytoplasm 92. In the present embodiment, in vitro fertilization is performed while observing the egg cells 90 and sperm 94 on the base 33 with the microscope 32 using the manipulation system 100 shown in FIG.

図５−１に示すように、卵細胞９０には、グリッパ１が進入するための孔９３が穿孔されている。孔９３は、卵細胞９０の透明帯９１の一部を、レーザや加熱した電極等によって取り除くことにより形成される。この孔９３から精子９４を卵細胞９０の細胞質９２へ挿入するにあたって、グリッパ１の対象物保持部４に精子９４を保持させる。このため、作業者は、図３に示すジョイスティック６１のグリッパ操作用レバー６１ＲＧを、図３の矢印Ｈの方向（保持方向）に操作する。 As shown in FIG. 5A, the egg cell 90 has a hole 93 through which the gripper 1 enters. The hole 93 is formed by removing a part of the zona pellucida 91 of the egg cell 90 with a laser, a heated electrode or the like. In inserting the sperm 94 from the hole 93 into the cytoplasm 92 of the egg cell 90, the object holding part 4 of the gripper 1 holds the sperm 94. Therefore, the operator operates the gripper operation lever 61RG of the joystick 61 shown in FIG. 3 in the direction of arrow H (holding direction) in FIG.

すると、制御装置５０の処理部５０Ｐに設けられる温度制御部５２は、温度調整手段用ドライバ６２に加熱指令を送信する。温度調整手段用ドライバ６２は、送信された加熱指令にしたがって温度調整手段２を発熱させて、温度応答性ポリマー５の温度を上昇させる。このとき、温度制御部５２は、温度検出手段３が検出した温度に基づき、対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５の温度（実温度）を求める。そして、温度制御部５２は、上述した温度応答性ポリマー５の目標温度と、温度制御部５２が求めた温度応答性ポリマー５の実温度との偏差が０になるように、温度調整手段２の発熱量を制御する。 Then, the temperature control part 52 provided in the process part 50P of the control apparatus 50 transmits a heating command to the driver 62 for temperature adjustment means. The temperature adjusting means driver 62 causes the temperature adjusting means 2 to generate heat in accordance with the transmitted heating command, and raises the temperature of the temperature-responsive polymer 5. At this time, the temperature control unit 52 obtains the temperature (actual temperature) of the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 based on the temperature detected by the temperature detection unit 3. And the temperature control part 52 of the temperature adjustment means 2 so that the deviation of the target temperature of the temperature-responsive polymer 5 mentioned above and the actual temperature of the temperature-responsive polymer 5 which the temperature control part 52 calculated | required becomes zero. Control heat generation.

温度制御部５２が温度応答性ポリマー５の実温度が目標温度に到達したと判定したら、温度制御部５２は、その情報を制御装置５０の処理部５０Ｐに設けられる制御条件判定部５１へ送信する。この情報を取得した制御条件判定部５１は、精子９４をグリッパ１の対象物保持部４に保持できると判定し、その情報を、保持可能情報として、例えば表示装置６０に表示させる。なお、保持可能情報は、例えば、ライトを点灯あるいは点滅させることにより報知したり、音声によって報知したりしてもよい（以下同様）。作業者は、保持可能情報を確認して、ベース３３上の精子９４をグリッパ１の対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５に接触させ、温度応答性ポリマー５に精子を吸着させる。これによって、精子９４を対象物保持部４に保持させる。 When the temperature control unit 52 determines that the actual temperature of the temperature-responsive polymer 5 has reached the target temperature, the temperature control unit 52 transmits the information to the control condition determination unit 51 provided in the processing unit 50P of the control device 50. . The control condition determination unit 51 that has acquired this information determines that the sperm 94 can be held in the object holding unit 4 of the gripper 1, and displays the information as holdable information, for example, on the display device 60. The holdable information may be notified, for example, by turning on or blinking a light, or may be notified by voice (the same applies hereinafter). The operator confirms the information that can be held, contacts the sperm 94 on the base 33 with the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 of the gripper 1, and causes the temperature-responsive polymer 5 to adsorb the sperm. As a result, the sperm 94 is held by the object holding unit 4.

次に、精子９４を保持したグリッパ１を卵細胞９０の細胞質９２へ挿入するため、卵細胞９０の透明帯９１に穿孔された孔９３へ、グリッパ１の対象物保持部４を進入させる。作業者は、ジョイスティック６１のマニピュレータ操作用レバー６１ＲＭを図３の矢印Ａ１の方向に操作する。この操作によってジョイスティック６１から送信される信号に基づき、制御装置５０の処理部５０Ｐに設けられるマニピュレータ制御部５３は、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉを駆動する。これによって、マニピュレータ制御部５３は、インジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６に取り付けられたグリッパ１を卵細胞９０に接近させ（図５−１の矢印Ｌ１方向）、透明帯９１の孔９３を通ってグリッパ１の対象物保持部４を透明帯９１の内部に進入させる。 Next, in order to insert the gripper 1 holding the sperm 94 into the cytoplasm 92 of the egg cell 90, the object holding part 4 of the gripper 1 enters the hole 93 formed in the zona pellucida 91 of the egg cell 90. The operator operates the manipulator operation lever 61RM of the joystick 61 in the direction of the arrow A1 in FIG. Based on the signal transmitted from the joystick 61 by this operation, the manipulator control unit 53 provided in the processing unit 50P of the control device 50 drives the injection manipulator 20I shown in FIG. As a result, the manipulator control unit 53 causes the gripper 1 attached to the attachment 26 of the injection manipulator 20I to approach the egg cell 90 (in the direction of arrow L1 in FIG. 5A), and passes through the hole 93 of the zona pellucida 91. The object holding part 4 is made to enter the inside of the transparent strip 91.

そして、図５−２に示すように、精子９４が透明帯９１の内部に入った状態で、作業者は、ジョイスティック６１のマニピュレータ操作用レバー６１ＲＭを停止位置に戻す。この操作によってジョイスティック６１から送信される信号に基づき、制御装置５０の処理部５０Ｐに設けられるマニピュレータ制御部５３は、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉを停止させ、これによって、グリッパ１を停止させる。なお、対象物保持部４に保持された精子９４が卵細胞９０の細胞質９２と接触した状態で、グリッパ１の移動を停止させることが好ましい。 Then, as shown in FIG. 5B, the operator returns the manipulator operation lever 61RM of the joystick 61 to the stop position in a state where the sperm 94 enters the inside of the transparent band 91. Based on the signal transmitted from the joystick 61 by this operation, the manipulator control unit 53 provided in the processing unit 50P of the control device 50 stops the injection manipulator 20I shown in FIG. 2, thereby stopping the gripper 1. In addition, it is preferable to stop the movement of the gripper 1 in a state where the sperm 94 held in the object holding unit 4 is in contact with the cytoplasm 92 of the egg cell 90.

作業者は、精子９４が透明帯９１の内部に入ったことを確認したら、グリッパ１の対象物保持部４から精子９４を解放する。この場合、作業者は、図３に示すジョイスティック６１のグリッパ操作用レバー６１ＲＧを、図３の矢印Ｒの方向（解放方向）に操作する。すると、温度制御部５２は、温度調整手段用ドライバ６２に発信していた加熱指令を制御する。これによって、温度調整手段２には自身の発熱に用いるエネルギ（本実施形態では電気エネルギ）が制御される。 When the operator confirms that the sperm 94 has entered the inside of the zona pellucida 91, the worker releases the sperm 94 from the object holding unit 4 of the gripper 1. In this case, the operator operates the gripper operation lever 61RG of the joystick 61 shown in FIG. 3 in the direction of the arrow R (release direction) in FIG. Then, the temperature control unit 52 controls the heating command transmitted to the temperature adjusting means driver 62. As a result, the temperature adjusting means 2 controls the energy (electric energy in this embodiment) used for its own heat generation.

このとき、温度制御部５２は、温度検出手段３が検出した温度に基づき、対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５の温度（実温度）を求める。制御条件判定部５１は、温度応答性ポリマー５の実温度を取得し、予め定められ、記憶部５０Ｍに格納されている対象物解放温度と比較する。対象物解放温度は、温度応答性ポリマー５の表面が親水性に変化して、温度応答性ポリマー５の表面吸着されていた対象物（精子９４）が脱離する温度である。対象物解放温度は、温度応答性ポリマー５の相転移温度としてもよいが、相転移温度よりも所定の温度（例えば２℃〜５℃）低い温度とすることが好ましい。これによって、温度応答性ポリマー５の表面を確実に親水性として、温度応答性ポリマー５の表面に吸着されていた精子９４を確実に解放できる。 At this time, the temperature control unit 52 obtains the temperature (actual temperature) of the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 based on the temperature detected by the temperature detection unit 3. The control condition determination unit 51 acquires the actual temperature of the temperature-responsive polymer 5 and compares it with a target release temperature that is determined in advance and stored in the storage unit 50M. The object release temperature is a temperature at which the surface of the temperature-responsive polymer 5 is changed to hydrophilic, and the object (sperm 94) on which the surface of the temperature-responsive polymer 5 is adsorbed is desorbed. The object release temperature may be the phase transition temperature of the temperature-responsive polymer 5, but is preferably a predetermined temperature (for example, 2 ° C to 5 ° C) lower than the phase transition temperature. As a result, the surface of the temperature-responsive polymer 5 is reliably made hydrophilic, and the sperm 94 adsorbed on the surface of the temperature-responsive polymer 5 can be reliably released.

制御条件判定部５１が、実温度が対象物解放温度になったと判定したら、制御条件判定部５１は、精子９４はグリッパ１の対象物保持部４から解放可能と判定し、その情報を、解放可能情報として、例えば表示装置６０に表示させる。作業者は、ジョイスティック６１のマニピュレータ操作用レバー６１ＲＭを図３の矢印Ａ２の方向に操作する。この操作によってジョイスティック６１から送信される信号に基づき、マニピュレータ制御部５３は、図２に示すインジェクション用マニピュレータ２０Ｉを駆動する。 When the control condition determination unit 51 determines that the actual temperature has reached the object release temperature, the control condition determination unit 51 determines that the sperm 94 can be released from the object holding unit 4 of the gripper 1, and releases the information. The possible information is displayed on the display device 60, for example. The operator operates the manipulator operation lever 61RM of the joystick 61 in the direction of the arrow A2 in FIG. Based on the signal transmitted from the joystick 61 by this operation, the manipulator control unit 53 drives the injection manipulator 20I shown in FIG.

これによって、マニピュレータ制御部５３は、インジェクション用マニピュレータ２０Ｉのアタッチメント２６に取り付けられたグリッパ１を卵細胞９０から遠ざかる方向に移動させ（図５−３の矢印Ｌ２方向）、透明帯９１内部からグリッパ１の対象物保持部４を待避させる。上述した操作により、体外受精の作業は終了する。上記例では、一つのグリッパ１を用いるが、複数のグリッパ１を用いて体外受精の作業をしてもよい。また、上記例では、グリッパ１に精子９４を保持して細胞質９２に付着させているが、グリッパ１を用いて細胞質９２に穿孔して精子９４を細胞質９２へ注入してもよい。 As a result, the manipulator control unit 53 moves the gripper 1 attached to the attachment 26 of the injection manipulator 20I in a direction away from the egg cell 90 (in the direction of arrow L2 in FIG. 5-3), so that the gripper 1 The object holding unit 4 is retracted. The operation of in vitro fertilization is completed by the operation described above. In the above example, one gripper 1 is used, but a plurality of grippers 1 may be used for in vitro fertilization. In the above example, the gripper 1 holds the sperm 94 and attaches it to the cytoplasm 92, but the gripper 1 may be used to perforate the cytoplasm 92 and inject the sperm 94 into the cytoplasm 92.

本実施形態では、対象物をグリッパ１に保持するため、温度応答性ポリマー５を用いる。卵細胞の中にガラスキャピラリを挿入して精子を注入するＩＣＳＩ（intracytoplasmic sperm Injection：細胞質内精子注入）用いて体外受精させる場合は、次の問題点がある。まず、キャピラリ内に水銀等の比重の大きい物質を注入し、圧電アクチュエータを駆動して卵細胞の透明体に穿孔しなければならないが、比重の大きい物質がキャピラリ内を円滑に動くように、ＰＶＰ（Polyvinylpyrrolidone：ポリビニルピロリドン）をガラスキャピラリの内壁に表面処理しなければならず、精子がＰＶＰに接してしまう。また、精子をキャピラリ内に保持し、卵細胞内に注入するため、余分な物質（例えば、キャピラリ内に保持された培地）が卵細胞内に注入されるおそれがある。さらに、ＩＣＳＩでは、キャピラリの操作に熟練を要する。 In this embodiment, the temperature-responsive polymer 5 is used to hold the object on the gripper 1. When in vitro fertilization is performed using ICSI (intracytoplasmic sperm injection) in which a glass capillary is inserted into an egg cell to inject sperm, there are the following problems. First, a material having a high specific gravity such as mercury must be injected into the capillary and the piezoelectric actuator must be driven to perforate the transparent body of the egg cell. PVP ( Polyvinylpyrrolidone (polyvinylpyrrolidone) must be surface-treated on the inner wall of the glass capillary, and the sperm comes into contact with the PVP. Further, since the sperm is held in the capillary and injected into the egg cell, there is a possibility that an extra substance (for example, a medium held in the capillary) is injected into the egg cell. Further, ICSI requires skill in the operation of the capillary.

また、レーザ等で卵細胞の透明帯に穿孔して、精子が卵細胞の内部へ入りやすいようにして、受精操作を補助する体外受精方法もあるが、この方法では、受精は、細胞の質に起因する受精能に頼らなければならない。これを回避するため、キャピラリを用いて精子を卵細胞内に注入する場合には、余分な物質が卵細胞内に注入されるおそれは回避できない。 There is also an in vitro fertilization method that assists the fertilization operation by perforating the zona pellucida of the egg cell with a laser etc. so that the sperm can easily enter the inside of the egg cell. You have to rely on fertility to do. In order to avoid this, when a sperm is injected into an egg cell using a capillary, the possibility that an extra substance is injected into the egg cell cannot be avoided.

本実施形態のグリッパ１及びグリッパシステム１０１を体外受精に適用すれば、精子９４は温度応答性ポリマー５に接触するのみなので、培地やＰＶＰや試薬類等、余計な物質が卵細胞９０内に注入されるおそれを最小限に抑えることができる。また、温度制御により精子をグリッパ１に保持させ、グリッパ１から解放させるので、ＩＣＳＩと比較して容易に作業できる。 If the gripper 1 and the gripper system 101 of the present embodiment are applied to in vitro fertilization, the sperm 94 is only in contact with the temperature-responsive polymer 5, so extra substances such as culture medium, PVP and reagents are injected into the egg cell 90. Can be minimized. In addition, since the sperm is held by the gripper 1 and released from the gripper 1 by temperature control, it can be easily operated as compared with ICSI.

図６、本実施形態の第１変形例に係るグリッパの構成を示す模式図である。本変形例に係るグリッパ１ａは、上述したグリッパ１と略同様であるが、温度応答性ポリマー５の内側の対象物保持部４に温度調整手段２と温度検出手段３とを配置する点が異なる。これによって、温度応答性ポリマー５と温度調整手段２との距離を接近させることができるので、温度応答性ポリマー５の温度応答が速くなる。また、温度応答性ポリマー５と温度検出手段３との距離を接近させることができるので、温度応答性ポリマー５の温度の検出精度が向上する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a gripper according to a first modification of the present embodiment. The gripper 1a according to this modification is substantially the same as the gripper 1 described above, except that the temperature adjusting means 2 and the temperature detecting means 3 are arranged on the object holding part 4 inside the temperature-responsive polymer 5. . As a result, the distance between the temperature-responsive polymer 5 and the temperature adjusting means 2 can be made closer, so that the temperature response of the temperature-responsive polymer 5 becomes faster. Further, since the distance between the temperature-responsive polymer 5 and the temperature detecting means 3 can be made closer, the temperature detection accuracy of the temperature-responsive polymer 5 is improved.

図７は、本実施形態の第２変形例に係るグリッパの構成を示す模式図である。本変形例に係るグリッパ１ｂは、上述したグリッパ１と略同様であるが、温度調整手段２を、ヒータ２Ｈと冷却手段である冷却素子２Ｃとで構成する点が異なる。冷却素子２Ｃとしては、例えば、ペルチェ素子を用いる。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a gripper according to a second modification of the present embodiment. The gripper 1b according to the present modification is substantially the same as the gripper 1 described above, except that the temperature adjusting means 2 is composed of a heater 2H and a cooling element 2C that is a cooling means. For example, a Peltier element is used as the cooling element 2C.

ヒータ２Ｈ及び冷却素子２Ｃは、棒状の基部６に取り付けられており、図３に示す制御装置５０、より具体的には、制御装置５０の処理部５０Ｐが備える温度制御部５２によって制御される。温度制御部５２は、グリッパ１ｂの対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５に対象物を付着させ、グリッパ１ｂに対象物を保持させる際にヒータ２Ｈを発熱させて、温度応答性ポリマー５を加熱する。また、温度制御部５２は、グリッパ１ｂの対象物保持部４に設けられる温度応答性ポリマー５から対象物を脱離させ、グリッパ１ｂから対象物を解放させる際に冷却素子２Ｃで温度応答性ポリマー５を冷却する。これによって、グリッパ１ｂは、上述したグリッパ１やグリッパ１ｂと比較して、迅速に温度応答性ポリマー５の温度を目標温度（相転移温度）よりも低くすることができる。その結果、迅速に対象物をグリッパ１ｂから解放できるので、作業効率が向上する。 The heater 2 H and the cooling element 2 C are attached to the rod-shaped base 6 and are controlled by the control device 50 shown in FIG. 3, more specifically, by the temperature control unit 52 provided in the processing unit 50 P of the control device 50. The temperature control unit 52 attaches the object to the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 of the gripper 1b, and causes the heater 2H to generate heat when holding the object on the gripper 1b. 5 is heated. In addition, the temperature control unit 52 detaches the object from the temperature-responsive polymer 5 provided in the object holding unit 4 of the gripper 1b and releases the object from the gripper 1b. 5 is cooled. Accordingly, the gripper 1b can quickly lower the temperature of the temperature-responsive polymer 5 below the target temperature (phase transition temperature) as compared with the gripper 1 and the gripper 1b described above. As a result, the object can be quickly released from the gripper 1b, so that work efficiency is improved.

本実施形態及びその変形例では、グリッパの保持部に温度応答性ポリマーを設けることで、電場や磁場等の物理的な影響や雰囲気のｐＨ変化等の化学的な影響はほとんど発生しない。このため、温度応答性ポリマーを用いる場合、特に、細胞や染色体等に代表される生体に関する微小な対象物を取り扱う場合に好適である。 In this embodiment and its modification, by providing a temperature-responsive polymer in the holding part of the gripper, there is almost no chemical influence such as a physical influence such as an electric field or a magnetic field or a pH change of the atmosphere. For this reason, when using a temperature-responsive polymer, it is particularly suitable for handling a minute object related to a living body represented by cells, chromosomes, and the like.

本実施形態及びその変形例では、グリッパの保持部に温度応答性ポリマーを設けたが、グリッパの保持部に設けて対象物を保持・解放する物質はこれに限定されるものではない。例えば、例えば、電気応答性ポリマー（電極の刺激により表面の特性が変化するポリマー）、光応答性ポリマー、ｐＨ応答性ポリマー等をグリッパの保持部に設けて、対象物の保持・解放をしてもよい。上述した電気応答性ポリマー、光応答性ポリマー、ｐＨ応答性ポリマー等は、上述した物理的な影響や化学的な影響を受けにくい微小な機械材料や電子材料等を取り扱う際に適用できる。 In this embodiment and its modification, the temperature-responsive polymer is provided in the gripper holding portion. However, the substance that is provided in the gripper holding portion to hold and release the object is not limited to this. For example, for example, an electrically responsive polymer (a polymer whose surface characteristics change due to electrode stimulation), a photoresponsive polymer, a pH responsive polymer, etc. are provided in the gripper holding portion to hold and release the object. Also good. The above-described electrically responsive polymer, photoresponsive polymer, pH responsive polymer, and the like can be applied when handling minute mechanical materials and electronic materials that are not easily affected by the physical and chemical effects described above.

以上のように、本発明に係るグリッパは、顕微鏡の観測下で微小な対象物を保持・解放して操作を行うことに有用である。 As described above, the gripper according to the present invention is useful for performing an operation while holding and releasing a minute object under observation with a microscope.

１、１ａ、１ｂグリッパ
２温度調整手段
２Ｃ冷却素子
２Ｈヒータ
３温度検出手段
４対象物保持部
４Ｔ先端部分
５温度応答性ポリマー
６基部
２０Ｈホールド用マニピュレータ
２０Ｉインジェクション用マニピュレータ
２６アタッチメント
２８細胞保持具
３０顕微鏡ユニット
３１カメラ
３２顕微鏡
３３ベース
３４テーブル
５０制御装置
５０ＩＯ入出力部
５０Ｍ記憶部
５０Ｐ処理部
５１制御条件判定部
５２温度制御部
５３マニピュレータ制御部
６０表示装置
６１ジョイスティック
６２温度調整手段用ドライバ
９０卵細胞
９４精子
１００マニピュレーションシステム
１０１グリッパシステム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b Gripper 2 Temperature adjustment means 2C Cooling element 2H Heater 3 Temperature detection means 4 Object holding part 4T Tip part 5 Temperature responsive polymer 6 Base 20H Hold manipulator 20I Injection manipulator 26 Attachment 28 Cell holder 30 Microscope Unit 31 Camera 32 Microscope 33 Base 34 Table 50 Control device 50 IO Input / output unit 50M Storage unit 50P Processing unit 51 Control condition determination unit 52 Temperature control unit 53 Manipulator control unit 60 Display device 61 Joystick 62 Driver for temperature adjustment means 90 Egg cell 94 Sperm 100 Manipulation system 101 Gripper system

Claims

A temperature-responsive polymer provided in an object holding unit for holding the object;
A temperature adjusting means for holding the object in the object holding part or releasing the object from the object holding part by changing the temperature of the temperature-responsive polymer;
Temperature detecting means for determining the temperature of the temperature-responsive polymer;
A display device that displays whether or not the object holding unit can hold the object;
A control device for controlling the temperature adjusting means;
Including
The control device can hold the display device when the temperature of the temperature-responsive polymer detected by the temperature detecting unit reaches a temperature at which the object holding unit can hold the object. When the temperature of the temperature-responsive polymer detected by the temperature detecting means reaches a temperature at which the object holding unit can release the object, the fact that the object can be released is displayed. Manipulation system characterized by