JP6163260B2 - マイクロツールの位置決め方法及びマイクロマニピュレータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、精子を直接卵子に注入する顕微授精（icsi）、体外受精（ivf）、細胞、菌類、小さな動物、塵、粉体等の小さな物質等のあらゆる微小物体の実作業等に使用されるキャピラリー、ピペット、マイクロサンプリングツール、微小針、電極、ピンセット、刃物、鉗子等（以下、「マイクロツール」という）の先端部位を位置合わせや、顕微鏡のピント合わせ等に使用されるマイクロツールの位置決め方法及びマイクロマニピュレータ装置に関する。

従来、顕微授精や体外受精等を行う際には、顕微鏡と、この顕微鏡の視野内でマイクロツールの三次元移動と注入及び吸引等の微小操作をするマイクロマニピュレータと、を備えたマイクロマニピュレータ装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のマイクロマニピュレータ装置は、生物の器官、生体組織、細胞等の被検体（試料）を保持または移動させ、吸引、液の注入、切断等を微動操作して処理を行う際に、顕微鏡下でマイクロピペット等のマイクロツールを油圧等の液圧で微動的に遠隔操作可能にした装置である。
特に、顕微授精や、体外受精等の実作業においては、被検体に対してマイクロツールを用いて微細な操作を行う際、迅速で正確に行うことが求められている。

特許第３２９５８３６号公報

しかし、その実作業では、被検体の大きさ及びマイクロツールの針先の径が数ミクロン程度と極小であり、作業時に被検体を入れるディッシュの内底面から被検体までの距離（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の操作範囲）が極めて短いため、高さ方向の位置を調整する調整作業が行い難いという問題点があった。

特に、マイクロツールの角度や、ＸＹＺ方向の位置を初期設定（針出し調節）する際や、顕微鏡のフォーカスを合わせる際には、ディッシュの内底面から設定する位置までの距離が数ミクロンで短いので、針先がディッシュ面に当接することがあり、針先が折れ曲がったり、破損したりすることがあった。このため、マイクロツールは、頻繁に交換しなければならないので、交換作業に時間がかかるという問題点があった。
また、マイクロツールの初期設定（位置決め）を行う作業は、マイクロツールの針先が極めて繊細であるため、その針先をディッシュの内底面に接触すること無く慎重に設置する必要があり、熟練と時間を要するものであった。

また、従来、複数種のマイクロツールを使用する場合は、マイクロツール毎に形状、長さ、針先位置、針の角度が変わるので、顕微鏡のフォーカスを合わせる際に、位置決め作業が難しく、時間がかかるという問題点があった。
これらの作業は、高倍率の顕微鏡で行いたいが、しかし、高倍率では当然視野が狭くなり、針先の位置合わせが益々難しくなるため、作業効率及び作業性が悪いという問題点があった。

そこで、本発明は、前記実情に鑑み創案されたものであり、マイクロツールを早く正確に簡単に位置合わせして取り付けることができるマイクロツールの位置決め方法及びマイクロマニピュレータ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るマイクロツールの位置決め方法は、マイクロツールの位置決め方法であって、位置決めゲージを保持部に固定した状態で、針先位置に前記位置決めゲージのゲージ面を置いて、前記位置決めゲージに形成された目印を対物レンズの光軸に合わせる位置決めゲージの位置合わせ工程と、前記位置決めゲージを前記保持部から外して、前記保持部に前記マイクロツールを固定するマイクロツールの取付工程と、を含むことを特徴とする。
ここで、「マイクロツール」とは、医療分野、医薬分野、品種改良といったバイオ系産業分野や家畜産業や発生工学分野及び化学工業分野において、卵子、細胞、菌等の微粒子に対して、分離、分類、加工、選択、処理等の一連の操作を行う部材であって、例えば、キャピラリー、ピペット、マイクロピペット、マイクロサンプリングツール、硝子製等の電極、微小針、微細管等である。

このような構成によれば、マイクロツールの位置決め方法は、位置決めゲージを保持部に固定した状態で、針先位置にゲージ面を置いて、目印を光軸に合わせる位置合わせ工程を行った後、位置決めゲージを保持部から外して、保持部にマイクロツールを固定するマイクロツールの取付工程を行って位置決め作業をする。このため、マイクロツールは、位置決めゲージをマイクロツールの先端部近傍位置で位置合わせした後、その位置決めゲージに換えてマイクロツールを取り付けるだけで、位置決め作業が完了するので、マイクロツールをワンタッチで短時間に正確な位置及び角度に取り付けることができる。また、煩雑な位置決め作業が容易になり、位置決め作業の作業効率及び作業性を向上させることができるため、熟練の無い者であっても正確な位置合わせを迅速に繰り返し行うことが可能になる。また、マイクロツールは、位置決め作業の際に、マイクロツールを使用して直接位置決め作業を行わなくて済むため、マイクロツールが損傷するのを解消することができる。また、本発明のマイクロツールは、マイクロツールの損傷を防止するために従来から行っていた仮想位置でマイクロツールを位置合わせしてから限りなく実際に使用される極近傍位置に移動させる必要も無いので、スピーディに作業を行うことができる。

また、前記位置決めゲージの位置合わせ工程で前記位置決めゲージを位置合わせした状態で、前記目印にフォーカスを合わせる位置決めゲージのフォーカス調整工程を含むことが好ましい。

このような構成によれば、マイクロツールの位置決め方法は、目印にフォーカスを合わせる位置決めゲージのフォーカス調整工程の際に、位置決めゲージを位置合わせした状態で行われるため、フォーカス位置を容易に位置合わせすることができる。

また、前記位置決めゲージは、先端部に形成された前記目印から基端側へ予め設定した所定距離だけ離間した位置に設けられたゲージ被取付部を有し、前記マイクロツールは、前記所定距離と同一の距離だけ、当該マイクロツールの先端から基端側に離間した位置に設けられたツール被取付部を有していることが好ましい。

このような構成によれば、マイクロツールと位置決めゲージは、先端部からゲージ被取付部までの距離と、先端部からツール被取付部までの距離が同一の所定距離になっていることによって、位置決めゲージを位置合わせてしてマイクロツールに付け換えれば、マイクロツールをワンタッチで位置合わせすることが可能となる。このため、マイクロツールを位置合わせする位置決め作業は、簡素化されて容易になり、正確にかつ迅速に行うことができる。

また、前記位置決めゲージは、顕微鏡のテーブルの所定位置に載置されたディッシュの内底面に対して上方向に斜めの状態で前記保持部に保持され、前記ゲージ面は、前記位置決めゲージの先端部に平らに形成されて、位置合わせの際に、前記ディッシュの前記内底面に載置され、前記目印は、前記ゲージ面に直交して形成されると共に、位置合わせの際に、前記光軸上に配置されることが好ましい。

このような構成によれば、位置決めゲージは、位置合わせの際に、ゲージ面をディッシュの内底面に載置して、目印が光軸上に配置されることによって位置決めされる。ゲージ面は、目印に直交して形成されているので、位置決めゲージを斜めに配置しても、位置合わせの際に、目印をテーブルのディッシュの内底面上の所定位置に対して平行にセットすることができるため、位置決めゲージの位置決めを正確に行うことができる。

また、前記保持部は、当該保持部に着脱可能に取り付けられた前記位置決めゲージを移動させる移動機構に設けられ、前記移動機構は、前記位置決めゲージの先端部に形成された前記目印を中心として前記位置決めゲージを保持した前記保持部を回動させる回動機構部と、前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部と、を備えて、前記位置決めゲージを位置合わせし、前記位置合わせした位置決めゲージを保持した前記保持部は、前記位置決めゲージを位置合わせした状態で前記位置決めゲージの軸方向に後退させた後、前記位置決めゲージを離脱させてから前記マイクロツールを取り付けて、前記位置決めゲージの軸方向に前進させて元の位置合わせした位置に復帰させることが好ましい。

このような構成によれば、保持部に設けられた移動機構は、目印を中心として回動可能に設けられた回動機構部を備えているので、移動機構で位置決めゲージ及びマイクロツールを回動させて傾斜させても、位置決めゲージ及びマイクロツールの先端部の位置が目印の中心位置からずれることがない。さらに、移動機構は、保持部を位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部を備えていることによって、保持部を位置決めした状態で後退させた後、保持部を前進させて元の位置決めした位置に戻すことが可能となる。このため、マイクロツールの位置決め作業を簡素化して、作業効率及び作業性を向上させることができる。移動機構で位置決めゲージ及びマイクロツールを回動させても、位置決めゲージ及びマイクロツールの先端部の位置がずれることがない。また、位置合わせした位置決めゲージを保持した保持部は、位置決めゲージを位置合わせした状態で位置決めゲージの軸方向に後退させた後、位置決めゲージを離脱させてからマイクロツールを取り付けて、位置決めゲージの軸方向に前進させて元の位置合わせした位置に復帰させることができるため、容易に位置合わせすることができる。このように、移動機構は、保持部を位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部を備えていることによって、保持部を位置決めした状態で後退させた後、保持部を前進させて元の位置決めした位置に戻すことが可能となる。このため、マイクロツールの位置決め作業を簡素化して、作業効率及び作業性を向上させることができる。

また、前記進退機構部は、前記位置決めゲージの位置合わせ工程で位置合わせした前記位置決めゲージを保持した前記保持部を退避させた後、前記保持部を前進させて前記位置決めゲージを位置合わせした位置に復帰させることが好ましい。

このような構成によれば、進退機構部は、位置合わせした位置決めゲージを保持した保持部を退避させた後、保持部を前進させて元の位置合わせした位置に復帰させることができる。このため、保持部は、位置決めゲージを位置決めした状態で後退させた後、位置決めゲージをマイクロツールに交換して取り付けることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にずれることがないため、マイクロツール自体を直接位置合わせせずに、マイクロツールを位置決め位置に配置させることができる。これにより、マイクロツールの位置決めを簡単に、かつ、容易に行うことができる。

本発明に係るマイクロマニピュレータ装置は、予め設定した所定距離だけ先端から基端側に離間した位置に設けられたツール被取付部を有するマイクロツールと、顕微鏡の視野内で、被検体に対して前記マイクロツールを用いて微細操作を行うマイクロマニピュレータと、を備えたマイクロマニピュレータ装置において、先端部に形成された目印から基端側へ予め前記所定距離だけ離間した位置に設けられたゲージ被取付部を有する位置決めゲージ、及び、前記マイクロツールを着脱可能に保持する保持部と、位置合わせした状態の前記位置決めゲージを保持した前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる移動機構と、を備えていることを特徴とする。

このような構成によれば、本発明に係るマイクロマニピュレータ装置は、マイクロツール及び位置決めゲージを着脱可能に保持する保持部と、位置合わせした状態の前記位置決めゲージを保持した前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる移動機構と、を備えていることによって、位置合わせした位置決めゲージに対して、マイクロツールを交換して取り付けることで位置合わせができる。このため、マイクロツールをマイクロマニピュレータ装置に取り付ける際、その都度位置調整する必要がないので、マイクロツールを短時間に正確に取り付けて、迅速に位置決め作業を行うことができる。

また、前記移動機構は、前記位置決めゲージの先端部に形成された前記目印を中心として前記位置決めゲージを保持した前記保持部を回動させる回動機構部と、前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部と、を備えていることが好ましい。

このような構成によれば、移動機構は、目印を中心として保持部を回動可能に設けた回動機構部を備えていることによって、回動機構部で位置決めゲージ及びマイクロツールを回動させても、位置決めゲージ及びマイクロツールの先端部の位置がずれることがない。また、移動機構は、保持部を位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部を備えていることによって、保持部を位置決めした状態で後退させた後、保持部を前進させて元の位置決めした位置に戻すことが可能となる。このため、マイクロツールの位置決め作業を簡素化して、作業効率及び作業性を向上させることができる。

本発明に係るマイクロツールの位置決め方法及びマイクロマニピュレータ装置は、マイクロツールを短時間に正確に取り付けることができる。

本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置を示す概略側面図であり、マイクロツールを取り付けたときの状態を示す。 （ａ）マイクロツールを示す概略平面図、（ｂ）はマイクロツールの先端部の側面図である。 位置決めゲージを取り付けたときの状態を示す概略側面図である。 位置決めゲージを示す図であり、（ａ）は中央縦断面図、（ｂ）は先端部及び後端部を示す要部拡大底面図、（ｃ）は（ａ）の先端部の要部拡大図、（ｄ）はディッシュの上の光軸上に配置した位置決めゲージの先端部の状態を示す要部拡大底面図である。 移動機構を示す一部断面を有する概略拡大平面図である。 移動機構を示す概略拡大平面図である。 図５の矢視Ｉ−Ｉ方向から見た概略側面図である。 マイクロツールの位置決め方法を示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置のマイクロツールの変形例を示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の位置決めゲージの第１変形例を示す図であり、位置合わせした位置決めゲージに換えてマイクロツールを取り付けたときの状態を示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の位置決めゲージの第２変形例を示す要部拡大概略断面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第３変形例を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第４変形例を示すマイクロツールの概略斜視図である。 本発明の第４変形例の長さ調整ゲージを示す拡大概略斜視図であり、（ａ）はマイクロツールにセット時の長さ調整ゲージの状態を示す、（ｂ）はマイクロツールに収納時の長さ調整ゲージの状態を示す。 本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第５変形例を示す長さ調整治具の拡大概略斜視図であり、（ａ）はセット時の長さ調整ゲージの状態を示す、（ｂ）は収納時の長さ調整ゲージの状態を示す。

次に、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置を図１〜図８を参照して説明する。
なお、マイクロマニピュレータ装置１は、前記した種々のマイクロツール４を位置合わせするのに使用可能であるが、以下、顕微授精や体外受精等の実作業を行うときに使用されるキャピラリー（「ピペット」ともいう）をマイクロツール４とした場合を例に挙げて説明する。
まず、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置１を説明する前に、マイクロマニピュレータ装置１によって操作される被検体Ｓについて説明する。

≪被検体≫
図２（ａ）に示す被検体Ｓは、例えば、顕微授精や体外受精等の実作業に使用される卵子であり、ディッシュ７に内底面７ａに載置されてオイルや溶液（薬液）等で覆われて、マイクロツール４によって精子が被検体Ｓ（卵子）に注入される。被検体Ｓは、ディッシュ７の内底面７ａの光軸６２ａ上に載置される。

≪マイクロマニピュレータ装置≫
図１に示すように、マイクロマニピュレータ装置１は、顕微授精や体外受精等を行う際に、被検体Ｓ（卵子）に精子を注入するときに使用される装置である。マイクロマニピュレータ装置１は、顕微鏡６と、顕微鏡６の視野内でマイクロツール４の三次元移動、卵子への精子の注入及び吸引等の微小操作をするマイクロマニピュレータ２と、ゲージ被取付部５ｃを有する位置決めゲージ５、及び、マイクロツール４を着脱可能に保持する保持部３０と、位置決めゲージ５をＹ（Ｙ軸）方向に位置合わせする移動機構３と、を備えている。

＜顕微鏡＞
顕微鏡６は、マイクロツール４の針先の位置及びマイクロツール４の角度を所定の状態に設定する位置決め作業や、マイクロマニピュレータ装置１を使用して小さな被検体Ｓに精子を注入する繊細な作業を行う場合に、使用される倒立式の顕微鏡装置である。顕微鏡６は、不図示の本体基台と、本体基台に設けられた支柱（図示省略）と、支柱に設けられたテーブル６１と、テーブル６１の下方に配置された対物レンズ６２と、テーブル６１の上方に配置された光源６３と、光源６３とテーブル６１との間に配置された集光器６４と、集光器６４と光源６３との間に介在された絞りと、を備えている。顕微鏡６の視野寸法は、例えば、低倍の４０倍の場合、前後方向に図４（ｄ）に示すように、前後左右に数ミリ程度である。なお、顕微鏡６は、正立式のものであってもよい。また、顕微鏡６は、高倍率のものであっても適用可能であるが、以下、４０倍の場合を例に挙げて説明する。

テーブル６１は、不図示の本体基台の支柱部に水平に設けられた板状部材であり、開口部６１ａを有している。
対物レンズ６２は、例えば、開口部６１ａの略中心線上のテーブル６１の下方に、上向きに配置されている（なお、開口部６１ａの中心線上でなくても可）。対物レンズ６２の光軸６２ａの線上には、それぞれに中心を合わせるようにしてディッシュ７、集光器６４、及び光源６３が配置されている。対物レンズ６２は、例えば、初期ゲージ合わせの場合、４倍（視野範囲がφ５程度）のレンズが使用される。

光源６３は、集光器６４及びディッシュ７を介在して対物レンズ６２に光を照射するランプである。
集光器６４は、光源６３から照射された光を、集光してディッシュ７を介在して対物レンズ６２に送る装置である。

＜ディッシュ＞
図２（ａ）に示すように、ディッシュ７は、被検体Ｓを載せるための皿であり、例えば、円形の縁を有するペトリ皿（シャーレ）形状をしている。このディッシュ７は、硝子等の透明な部材から成る皿状部材であり、水平な内底面７ａを有している。図１に示すように、ディッシュ７は、顕微鏡６のテーブル６１の略中心に形成された開口部６１ａを閉塞するようにしてテーブル６１に載置される。

＜マイクロマニピュレータ＞
マイクロマニピュレータ２は、顕微鏡６の視野内で、被検体Ｓに対してマイクロツール４を用いて微細な操作を行う装置であり、顕微鏡６上に載設されている。マイクロマニピュレータ２は、マイクロマニピュレータ２の基台（図示省略）と、不図示の基台に立設された支柱（図示省略)と、基端部が支柱に回動可能に取り付けられたアーム２１と、アーム２１の先端部側をＸ軸微動機構２３に取り付けるための取付部２２と、マイクロツール４（位置決めゲージ５）と、位置決めゲージ５を傾斜させたり、進退（前進及び後退）させたりする移動機構３と、移動機構３をＸ方向に移動させるＸ軸微動機構２３と、移動機構３をＹ方向に移動させるＹ軸微動機構２４と、移動機構３をＺ方向に移動させるＺ軸微動機構２５と、を備えている。

アーム２１は、マイクロマニピュレータ２を支持する部材であり、基台（図示省略）に垂直に設けられた柱部材、あるいは、その柱部材に設けられたフレームに取り付けられている。
取付部２２は、アーム２１上にマイクロマニピュレータ２を載設するための部位である。

＜マイクロツール＞
マイクロツール４は、医療分野、医薬分野、品種改良といったバイオ系産業分野や家畜産業や発生工学分野及び化学工業分野において、卵子、細胞、菌等の微粒子に対して、分離、分類、加工、選択、処理等の一連の操作を行う部材である。マイクロツール４は、例えば、キャピラリー、ピペット、マイクロピペット、マイクロサンプリングツール、硝子製等の電極、微小針、微細管等である。以下、マイクロツール４の一例として、毛細管ピペット（「マイクロピペット」ともいう。）の場合を例に挙げて説明する。

図２（ａ）に示すように、マイクロツール４は、毛細管ピペットを形成するツール本体４１と、ツール本体４１の基端側に連結されたツールホルダ本体４２と、から主に構成されている。以下、マイクロツール４の一例として、ツール本体４１とツールホルダ本体４２とを別体にしたものを例に挙げて説明するが、マイクロツール４は、ツール本体４１とツールホルダ本体４２とを一体にしたものであっても構わない。

マイクロツール４は、マイクロツール４の先端から基端側に所定距離Ｌ１だけ離間した位置にツール被取付部４２ｂを有している。ツール本体４１の先端からツールホルダ本体４２のツール被取付部４２ｂまでの所定距離Ｌ１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示す位置決めゲージ５のゲージ孔５ｂ（目印）からゲージ被取付部５ｃまでの予め設定した所定距離Ｌ２と同一の距離に設定されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ツール本体４１は、例えば、外径が約１ｍｍ程度の細い円筒管を形成する基部４１ａと、基部４１ａの基端から先端側に向かって先細りのテーパ形状に形成された先端部４１ｂと、を有しているガラス管から成る。
先端部４１ｂの形状は、被検体Ｓに適合したものが使用されるため、被検体Ｓによって種々のものがあるが、顕微授精や体外受精等のときに使用されるものを例に挙げて説明する。その先端部４１ｂは、基端側に形成されたテーパ部４１ｃと、テーパ部４１ｃの先端側からツール本体４１の突端まで形成された繊細部４１ｄと、テーパ部４１ｃと繊細部４１ｄとの間に形成された折曲部４１ｅと、から形成されている。

繊細部４１ｄは、例えば、基端から突端までの長さが０．５〜２ｍｍ程度（６ｍｍ程度のものもある）で、外径が１０ミクロン程度の極めて繊細な管状部材から形成されている。この繊細部４１ｄは、折曲部４１ｅが３０度に曲げて形成されていることによって、ディッシュ７の内底面７ａに対して水平に沿った状態に配置される。
折曲部４１ｅは、例えば、３０度に傾いた状態で配置される基部４１ａ及びテーパ部４１ｃに対して、繊細部４１ｄをディッシュ７の内底面７ａに沿って水平にするために形成された折曲部位である。

このように形成されたマイクロツール４のツール本体４１は、図１に示すように、先端が対物レンズ６２の光軸６２ａ上の予め設定された基準位置Ｏ１上に配置されて位置合わせされる。その基準位置Ｏ１は、後で詳述するが、ディッシュ７の内底面７ａから光軸６２ａ上に僅かに離間した高さＨ（図４（ｃ）参照）の位置に設定されて、ツール本体４１の先端が、ディッシュ７の内底面７ａに当接しない位置となっている。

ツールホルダ本体４２は、ツール本体４１の基部４１ａの基端側を保持する固定具であり、インジェクションホルダともいわれている。ツールホルダ本体４２は、円筒管４２ａと、円筒管４２ａの先端に設けられたクランプねじ４２ｃと、円筒管４２ａの基端部側寄りの位置に固定されたツール被取付部４２ｂと、を備えて構成されている。ツールホルダ本体４２は、全体がステンレス鋼で形成されている。

円筒管４２ａは、直線形状のステンレス鋼管から成る。円筒管４２ａは、基端側に不図示のチューブの一端が取り付けられている。そのチューブの他端側には、加圧手段等が取り付けられる。

ツール被取付部４２ｂは、円筒管４２ａに外嵌された厚板状の円板材から成り、軸芯回転方向の円周方向に３６０度回転可能に移動機構３の保持部３０に着脱自在に保持される部位である。ツール被取付部４２ｂは、後記する移動機構３に取り付けた位置決めゲージ５で所定位置に位置合わせした状態に移動機構３の保持部３０に、ツール被取付部４２ｂを装着した場合は、ワンタッチでマイクロツール４が所定の状態に位置合わせされるようになっている。

図２（ａ）に示すように、クランプねじ４２ｃは、このクランプねじ４２ｃ内に挿入されたマイクロツール４を着脱自在に保持する部位であり、例えば、液密式コレットチャックで構成されている。例えば、液密式コレットチャックは、クランプねじ４２ｃと、円筒管４２ａの先端部に内設されてツール本体４１が挿入されるシール部材と、円筒管４２ａの先端側の外周面に形成されたテーパ雄ねじ部と、テーパ雄ねじ部に螺合されて回転させることによってテーパ雄ねじ部を介してシール部材を窄めて、円筒状のシール部材に挿入されたツール本体４１を締め付けて保持するナット状部材と、を備えて構成されている。シール部材は、マイクロツール４に当接するように内設された弾性変形のし易いシリコン樹脂等の可撓性のゴムパッキンから成る。

＜位置決めゲージ＞
図３に示すように、位置決めゲージ５は、マイクロマニピュレータ装置１（図１参照）の移動機構３に、マイクロツール４を位置合わせした状態に取り付ける際に使用される初期設定用の治具である。この位置決めゲージ５を使用する場合は、位置決めゲージ５を移動機構３の保持部３０に位置合わせした状態で保持させた後、位置決めゲージ５を離脱させて、マイクロツール４を保持部３０に取り付けることによって、マイクロツール４を間接的に位置合わせできるようになっている。つまり、マイクロマニピュレータ装置１は、マイクロツール４を位置合わせする際に、マイクロツール４を直接使用せずに、位置決めゲージ５によってマイクロツール４の位置を所定位置に合わせている。

換言すると、位置決めゲージ５は、移動機構３の保持部３０に、所定の位置及び角度に位置合わせした状態に取り付けた後、この位置決めゲージ５を取り外してマイクロツール４を固定したツールホルダ本体４２を保持部３０に付け換えることによって、マイクロツール４を直接的に位置決め作業することなく、ワンタッチで位置合わせできるようにしている。位置決めゲージ５は、マイクロツール４を位置合わせする位置決め作業を間接的に行うことによって、位置決め作業でマイクロツール４がディッシュ７の内底面７ａ等に当接して損傷するのを解消することができるようにした治具である。

位置決めゲージ５は、円筒管形状のゲージ本体５ａと、先端部に形成されたゲージ孔５ｂと、マイクロツール４の先端からツール被取付部４２ｂまでの所定距離Ｌ１と同一の距離Ｌ２だけ、ゲージ孔５ｂから基端側に離間した位置に設けられたゲージ被取付部５ｃと、ゲージ孔５ｂの下面に形成されたゲージ面５ｄと、を有している。位置決めゲージ５は、顕微鏡６のテーブル６１の所定位置に形成された開口部６１ａを閉塞するように載置されたディッシュ７の内底面７ａに対して上方向に斜めの状態で移動機構３に保持されている。

ゲージ本体５ａは、外径が４ｍｍで、長さが１８０ｍｍのステンレス製の真直棒から成り、ディッシュ７の内底面７ａに対して角度θ１（例えば、３０度）の上方向に斜めの状態で移動機構３の保持部３０に保持されている。

図４（ｃ）に示すように、ゲージ孔５ｂ（目印）は、位置合わせの際に、ゲージ孔５ｂの中心が光軸６２ａ上に配置されて、位置決めポイントとなる孔である。ゲージ孔５ｂは、ゲージ本体５ａの先端から基端側へ２ｍｍの位置に形成されている。ゲージ孔５ｂは、ゲージ面５ｄの中央部の光軸６２ａ上に、例えば、ゲージ面５ｄに直交して形成されたゲージ面５ｄからの高さＨが０．５ｍｍ（例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度）、内径が１ｍｍの小孔５ｅと、小孔５ｅの上側に連続して形成されたテーパ形状の上側拡開孔５ｆと、小孔５ｅの下側に連続して形成されたテーパ形状の下側拡開孔５ｇと、を有して構成されている。小孔５ｅの内周縁は、フォーカス位置を位置合わせするための部位、及び、マイクロツール４の繊細部４１ｄの先端を位置合わせするための部位であり、ゲージ面５ｄからの高さＨの僅かに高い位置に配置されていることによって、繊細部４１ｄがゲージ面５ｄに当接して損傷するのを防止している。また、小孔５ｅの内周縁は、縦断面視して楔形状に形成されていることによって、焦点のピントが合わせ易いため、フォーカス位置の位置合わせが行い易い形状になっている。

基準位置Ｏ１は、位置決めゲージ５を位置合わせした状態で、顕微鏡６のフォーカスを合わせる位置であって、ゲージ孔５ｂの小孔５ｅの内縁（上側拡開孔５ｆと下側拡開孔５ｇとの間の小径部位の内縁）内の中心線上にある。このため、基準位置Ｏ１は、ゲージ面５ｄから小孔５ｅの高さＨ分だけ、ディッシュ７の内底面７ａから離れた位置に設定されている。

図３に示すように、ゲージ被取付部５ｃは、保持部３０に着脱可能に取り付けられる部位であり、保持部３０に挿入することができる板厚を有する略四角形の厚板材によって形成されている。ゲージ被取付部５ｃは、位置決めゲージ５の先端部のゲージ孔５ｂから基端側へ予め設定した所定距離Ｌ２だけ離間した位置に固定されている（図４（ａ）参照）。

図４（ｃ）に示すように、ゲージ面５ｄは、位置決めゲージ５の先端部に、予め設定された所定角度θ１に対して平らになるように形成されて、位置合わせの際に、水平なディッシュ７の内底面７ａ上に載置される載置面である。ゲージ面５ｄは、位置合わせの際に、テーブル６１（図１参照）の開口部６１ａを閉塞するように載置されたディッシュ７の内底面７ａの光軸６２ａ上に、ゲージ面５ｄの中央のゲージ孔５ｂを載置した状態に配置される。なお、所定角度θ１は、予め設定された複数の角度のうちの１つである。

このように形成された位置決めゲージ５は、ゲージ面５ｄをディッシュ７の内底面７ａ上に密着するように載置して、ゲージ孔５ｂを光軸６２ａ上に合った状態にセットすれば、針先位置をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ方向の位置を位置合わせることができると共に、角度θ１も自動的に合うように形成さている。

＜移動機構＞
図１または図３に示すように、移動機構３は、マイクロツール４及び位置決めゲージ５を傾斜させたり、進退（退避、復帰）させたりすることが可能な装置であって、位置決めゲージ５をＹ軸に直交する方向に位置合わせするための機能を有している。移動機構３は、マイクロツール４のツール被取付部４２ｂ、及び位置決めゲージ５のゲージ被取付部５ｃを着脱可能に保持する保持部３０と、保持部３０（マイクロツール４及び位置決めゲージ５）を基準位置Ｏ１を中心として上下方向（矢印ａ，ｂ方向）に回動させるための回動機構部８と、保持部３０（マイクロツール４及び位置決めゲージ５）を基準位置Ｏ１のＴ方向（矢印ｃ，ｄ方向）に進退させるための進退機構部９と、を備えている。

＜保持部＞
図３に示すように、保持部３０は、この保持部３０に着脱可能に取り付けられた位置決めゲージ５のゲージ孔５ｂ内の基準位置Ｏ１を中心として回動可能に設けられた移動機構３の進退機構部９の上部に設けられている。図５に示すように、保持部３０は、後記する進退機構部９の進退スライダ９２上に載設されて保持部３０を保持する支持ケース体３１と、支持ケース体３１上に摺動自在に載置されたロックスライダ３２と、ロックスライダ３２を付勢するばね部材３３と、ロックスライダ３２を摺動自在に支持するためのカバー部材３４と、カバー部材３４を支持ケース体３１上に固定するための締結部材３５と、ロックスライダ３２の移動を規制するストッパ３６と、を備えて構成されている。

図３に示すように、支持ケース体３１は、進退機構部９の進退機構本体９１上に基準位置Ｏ１方向に摺動自在に設けられた進退スライダ９２上に載設されて、進退スライダ９２と共に基準位置Ｏ１の方向に進退する部材である。支持ケース体３１は、保持部３０と、シリンダチューブ９５と、を保持する機能も果たす。

ロックスライダ３２は、支持ケース体３１上に位置決めゲージ５が延在する方向に対して直交する方向（矢印ｅ，ｆ方向）に摺動自在に載置された摺動部材である。ロックスライダ３２には、ゲージ被取付部５ｃ及びツール被取付部４２ｂ（図１参照）を保持するロック溝３２ａと、ばね部材３３が挿入されるばね挿入孔３２ｂと、ロック溝３２ａによるゲージ被取付部５ｃ及びツール被取付部４２ｂを保持した状態を解除して着脱可能にするための操作を行う解除操作部３２ｃと、ロックスライダ３２の左右側面に形成されたガイド溝３２ｄと、が形成されている。

ロック溝３２ａは、ゲージ被取付部５ｃ及びその前後近傍のゲージ本体５ａと、ツール被取付部４２ｂ（図１参照）及びその前後近傍にあるツールホルダ本体４２と、が挿入されて保持される溝である。ロック溝３２ａは、ゲージ被取付部５ｃ及びその前後近傍にあるゲージ本体５ａの形状と、ツール被取付部４２ｂ（図１参照）及びその前後近傍にあるツールホルダ本体４２の形状と、に合わせて平面視して十字形状に形成されている。ロック溝３２ａ内に装着されたゲージ被取付部５ｃ及びその前後近傍のゲージ本体５ａは、ロックスライダ３２がばね部材３３によって解除操作部３２ｃ方向（矢印ｆ方向）へ付勢されている。このため、ゲージ本体５ａは、ロック溝３２ａの片側の側壁と、この側壁に対向する切欠溝３４ａの側壁とで挟持されて保持される。

図３に示すように、ばね挿入孔３２ｂは、ロックスライダ３２の上側の側面から解除操作部３２ｃ方向に向けて二箇所形成された有底の円筒孔から成る。
解除操作部３２ｃは、ロックスライダ３２において、ばね挿入孔３２ｂとは反対側の側面部位に形成されている。解除操作部３２ｃをばね部材３３のばね力に抗して押圧すると、ロックスライダ３２が矢印ｅ方向に移動して、ロック溝３２ａの片側の側壁と、切欠溝３４ａの側壁とで挟持していたゲージ被取付部５ｃ及びその前後近傍のゲージ本体５ａからロック溝３２ａの片側の側壁が離間されて開放状態になる。このように、解除操作部３２ｃを押圧操作した場合は、保持していた位置決めゲージ５のゲージ被取付部５ｃが開放されるので、マイクロツール４に交換してツール被取付部４２ｂを保持可能になる。

ガイド溝３２ｄは、マイクロツール４及び位置決めゲージ５の延在する方向に対して直交する方向（矢印ｅ，ｆ方向）に移動可能なロックスライダ３２の移動をガイドして、ストッパ３６とでその移動範囲を規制するための溝である。ガイド溝３２ｄは、ロックスライダ３２の左右側面に矢印ｅ，ｆ方向に予め設定した所定の長さだけ形成されている。

ばね部材３３は、ロックスライダ３２をゲージ被取付部５ｃ及びツール被取付部４２ｂを保持する方向（矢印ｆ方向）に付勢させて保持部３０を保持状態にさせるために付勢する付勢部材である。ばね部材３３は、左右一対のばね挿入孔３２ｂにそれぞれ挿入される二つの圧縮コイルばねから成る。

図３に示すように、カバー部材３４は、ロックスライダ３２を置決めゲージ５が延在する方向に対して直交する方向（矢印ｅ，ｆ方向）に摺動自在に覆うように支持する部材である。カバー部材３４には、切欠溝３４ａと、ロックスライダ３２を進退可能な状態に支持するケース部３４ｂと、ケース部３４ｂの前後端部にそれぞれ形成されたフランジ部３４ｃと、ケース部３４ｂの上側側面に形成されたばね受け部３４ｄとケース部３４ｂの前後側面にそれぞれ形成されたストッパ設置孔３４ｅと、が形成されている。

切欠溝３４ａは、カバー部材３４によって覆うように配置されたロックスライダ３２のロック溝３２ａを露出した状態にするための溝である。図３に示すように、切欠溝３４ａは、この切欠溝３４ａのＴ字状に形成された下側縁部と、十字状に形成されたロック溝３２ａの上側の側壁とによって、ゲージ被取付部５ｃ及びその前後近傍と、ツール被取付部４２ｂ（図１参照）及びその前後近傍と、を保持する機能も備えている。

図５に示すように、ケース部３４ｂは、支持ケース体３１とで中空の角筒体を形成する金属製板部材である。
図３に示すように、フランジ部３４ｃは、カバー部材３４の左右に形成された矩形の平板状部位であり、ケース部３４ｂの前後端部がＬ字状に折曲形成されている。
ばね受け部３４ｄは、ばね部材３３の上端部を受け止める部位であり、カバー部材３４の上面側がＬ字状に折曲して形成されている。
図５に示すように、ストッパ設置孔３４ｅは、ストッパ３６が取り付けられる貫通孔であり、ケース部３４ｂの前後側面からガイド溝３２ｄに向けて穿設されたねじ孔から成る。

図３に示すように、締結部材３５は、カバー部材３４の前後に形成されたフランジ部３４ｃの上下の４箇所を固定するように配置されている。
図５に示すように、ストッパ３６は、摺動するロックスライダ３２の移動範囲を規制する部材であり、雄ねじによって形成されている。ストッパ３６の雄ねじ部位は、ストッパ設置孔３４ｅの左右側面に螺着されている。ストッパ３６の雄ねじ部位の先端部は、ガイド溝３２ｄ内まで進入した状態に配置されて、ロックスライダ３２が所定位置まで移動すると、ストッパ３６の先端部がガイド溝３２ｄの内壁に当接してロックスライダ３２の移動を抑制するように配置されている。

＜進退機構部＞
図５に示すように、進退機構部９は、保持部３０を備えた支持ケース体３１をＴ方向（Ｔ軸方向）に進退させて、マイクロツール４及び位置決めゲージ５の位置をＴ方向に退避させたり、元の位置決めした位置等に前進させて戻したりする装置である。進退機構部９は、支持ケース体３１を小さくＴ方向に進退させることが可能な第１進退機構９Ａと、第１進退機構９Ａよりも支持ケース体３１を大きくＴ方向に進退させることが可能な第２進退機構９Ｂと、進退機構部９の移動を抑止するストッパ機構９０（図６参照）と、を備えて構成されている。

第１進退機構９Ａは、例えば、不図示の油圧シリンダから進退機構操作装置の制御バルブを介してチューブ９６から供給される油圧によって、保持部３０を移動させる装置である。第１進退機構９Ａは、保持部３０に連結されたピストン（図示省略）と、ピストンを進退自在に収納したシリンダチューブ９５と、シリンダチューブ９５内に油圧を供給するチューブ９６と、シリンダチューブ９５を保持する前記支持ケース体３１と、保持部３０の移動を抑止する前記ストッパ機構９０（図６参照）と、を備えて構成されている。

ピストン（図示省略）は、不図示の連結部材を介在して保持部３０に連結されて、油圧がシリンダチューブ９５に供給されることで、保持部３０と一体にＴ方向に、例えば、１０ｍｍ程度移動可能に配置されている。
シリンダチューブ９５は、油圧が供給されることによって、ピストンを移動させて保持部３０を進退させる進退機構駆動部である。
チューブ９６は、不図示の油圧シリンダから進退機構操作装置の制御バルブを介して供給された油圧をシリンダチューブ９５供給する油圧供給管である。

図６に示すように、支持ケース体３１は、シリンダチューブ９５を内設し、外周部にストッパ機構９０のロックレバー９０ｄ及びストッパ摺動支持体９０ｃが設けられて、第２進退機構９Ｂの進退スライダ９２に載設されている。このため、第１進退機構９Ａは、進退スライダ９２に対してＴ方向に移動可能に設けられて、第２進退機構９Ｂの進退スライダ９２がＴ方向に移動すれば共に移動する。

図５に示すように、第２進退機構９Ｂは、進退機構本体９１と、進退機構本体９１に対してＴ方向（基準位置Ｏ１方向）に摺動自在に設けられた進退スライダ９２と、手動によって後退させた進退スライダ９２を元の位置の方向に復帰させるための復帰ばね部材９３と、を備えて構成されている。第２進退機構９Ｂは、例えば、進退スライダ９２をＴ方向に手で引っ張って移動させることによって、マイクロツール４及び位置決めゲージ５の先端の基準位置Ｏ１からＴ軸の後方向へ、例えば、５０ｍｍ後退可能にしている。第２進退機構９Ｂは、ロックレバー９０ｄを開放した状態で手を離せば、マイクロツール４や保持部３０を復帰ばね部材９３のばね力で元の位置に自動復帰させる。

進退機構本体９１は、進退スライダ９２を支持するハウジング部材であり、上側に開口したボックス形状に形成されている。進退機構本体９１は、進退スライダ９２がＴ方向に摺動自在に挿入される開口部９１ａと、開口部９１ａ内の左右内壁に形成された進退機構ガイド溝９１ｂと、開口部９１ａの内壁に復帰ばね部材９３を配置するためのばね部材設置溝９１ｃと、を有している。進退機構本体９１は、基準位置Ｏ１方向に向けて延設された平面視して矩形のケース体から成る。

進退スライダ９２は、下側部位が、進退機構本体９１の開口部９１ａ内にＴ方向に摺動自在に内嵌合され、上端部が、支持ケース体３１の下面に連結されている。進退スライダ９２の下側部位の左右側面の前後には、進退機構ガイド溝９１ｂに摺動自在に係合される摺動凸部９２ａが形成されている。
復帰ばね部材９３は、進退スライダ９２を引っ張って元に位置に戻す引張コイルばねから成り、一端が進退スライダ９２の後側側面に固定され、他端が進退機構本体９１の開口部９１ａの後側内壁に固定されている。

図６に示すように、ストッパ機構９０は、保持部３０、第１進退機構９Ａ及び第２進退機構９ＢのＴ方向の移動を規制させる装置である。ストッパ機構９０は、進退機構本体９１の外壁に形成されたガイド溝９０ｂと、ガイド溝９０ｂの基端側にＬ字状に連続形成された係止溝９０ａと、ガイド溝９０ｂ及び係止溝９０ａ内を摺動するストッパガイド爪９０ｆと、ストッパガイド爪９０ｆが設けられたストッパ摺動支持体９０ｃと、ストッパ摺動支持体９０ｃの上部に上下動自在に軸支されたロックレバー９０ｄと、ロックレバー９０ｄを上端に連結し、下端にストッパガイド爪９０ｆを連結した連結部材９０ｇと、を備えている。

係止溝９０ａは、進退機構本体９１の外壁の予め設定した所定位置に形成されたロック溝であり、ガイド溝９０ｂの基端から下方向に向けて、側面視してＬ字状に形成されている。
ガイド溝９０ｂは、進退機構本体９１に沿って真っすぐに延設された断面視して凹形状の溝から成る。

ストッパガイド爪９０ｆは、ガイド溝９０ｂ及び係止溝９０ａ内に摺動自在に配置されて、ストッパ摺動支持体９０ｃの移動をガイドしてストッパ摺動支持体９０ｃと一体にＴ方向に移動すると共に、ストッパ摺動支持体９０ｃと一体に下降してストッパガイド爪９０ｆが係止溝９０ａ内に入り込むことによって、第１進退機構９Ａ及び第２進退機構９ＢのＴ軸方向の移動を抑止する。
ロックレバー９０ｄは、位置決めゲージ５及びマイクロツール４を軸方向であるＴ軸方向に移動可能にしたり、移動できないようにロックしたりするための回動操作レバーである。ロックレバー９０ｄは、上側に向けて立てた状態で下側に押し込むことによって、連結部材９０ｇを介してストッパガイド爪９０ｆを下降させて止溝９０ａ内に移動させて、位置決めゲージ５及びマイクロツール４の軸方向であるＴ軸方向の移動を抑止してロック状態にする。また、ロックレバーを押し下げてＴ軸方向（基端側方向及び先端側方向）に向けることによって、連結部材９０ｇを介してストッパガイド爪９０ｆの先端を係止溝９０ａから離脱させてガイド溝９０ｂに移動させ、第１進退機構９Ａ及び第２進退機構９Ｂの進退を可能にすると共に、位置決めゲージ５及びマイクロツール４をＴ軸方向に移動可能にする。

ストッパ摺動支持体９０ｃは、下端部にストッパガイド爪９０ｆをガイド溝９０ｂに向けて突設し、上端部にロックレバー９０ｄを軸支して、進退スライダ９２に連結されて一体化されている。
連結部材９０ｇは、ストッパ摺動支持体９０ｃの背面（進退機構本体９１の対向面）に上下動自在に配置されて、ロックレバー９０ｄの操作に連動して上下方向に移動する。

＜回動機構部＞
図５に示すように、回動機構部８は、回動機構本体８１と、回動機構本体８１の円弧状溝部８１ａに回転自在に配置された複数のローラ８２と、回動機構本体８１の上下後端部に形成された支持突起８１ｃ（図３参照）に支持された角度調整ねじ部材８３と、角度調整ねじ部材８３の一端に取り付けられたノブ８４と、角度調整ねじ部材８３の雄ねじ部に螺合されたナット部材８５と、ナット部材８５の上面のベアリング収納溝８５ｂに係合されたベアリング８６と、を備えて構成されている。

図１及び図３に示すように、回動機構部８は、ノブ８４を回転操作することによって、位置決めゲージ５及びマイクロツール４を、例えば、基準位置Ｏ１を中心として１５〜４０度傾斜できるようになっている。このように、移動機構３は、回動機構部８を回動した場合、位置決めゲージ５及びマイクロツール４の針先の先端も、同じ基準位置Ｏ１を中心として回動するように設定されている。このため、移動機構３によって位置決めゲージ５及びマイクロツール４が回動されても、基準位置Ｏ１が変動しないので、フォーカスのずれが発生しないようになっている。たとえ、フォーカス位置がずれたとしても、顕微鏡の視野内で僅かにずれる程度である。

図３に示すように、回動機構本体８１には、側面視して円弧状に形成された円弧状溝部８１ａと、円弧状溝部８１ａの前側内壁及び後側内壁に形成されたローラ係合溝８１ｂと、回動機構本体８１の上下端部から後方向に向かって突出形成された支持突起８１ｃと、回動機構本体８１の下面中央部に突出形成された取付軸８１ｄと、回動機構本体８１の後端面に上下方向に延設されたナット支持溝８１ｅと、回動機構本体８１の後端部側面に形成されたナットガイド部８１ｆと、が形成されている。

図１に示すように、円弧状溝部８１ａは、進退機構本体９１の下面に軸支された３つのローラ８２が回転自在に挿入した状態に配置される収納溝である。図３に示すように、円弧状溝部８１ａは、側面視して基準位置Ｏ１を中心として半径Ｒ１の円弧状に形成されている。このため、ローラ８２が軸支されている進退機構本体９１の進退機構部９と、進退機構部９の進退スライダ９２上に設置された移動機構３の保持部３０と、保持部３０に固定される位置決めゲージ５、及びマイクロツール４（図１参照）とは、基準位置Ｏ１を中心として円弧状溝部８１ａに沿って回動して、基準位置Ｏ１の位置をずらさずに傾斜角度θ１が調整できるように構成されている。

図１に示すように、円弧状溝部８１ａの前側内壁に形成されたローラ係合溝８１ｂは、前側に配置された２つのローラ８２が転動自在に当接した状態に配置されて、ローラ８２を、基準位置Ｏ１を中心として移動するようにガイドしている。円弧状溝部８１ａの後側内壁に形成されたローラ係合溝８１ｂは、後側に配置された１つのローラ８２が転動自在に当接した状態に配置されて、ローラ８２を基準位置Ｏ１を中心として移動するようにガイドしている。図５に示すように、ローラ係合溝８１ｂは、円弧状溝部８１ａの前側内壁の中央部と、円弧状溝部８１ａの後側内壁の中央部との両面に形成されたＶ字状溝から成る。

図３に示すように、支持突起８１ｃは、ねじ棒形状の角度調整ねじ部材８３の両端部をそれぞれ回転自在に軸支する軸孔を有する軸受部位である。
図５に示すように、取付軸８１ｄは、回動機構本体８１をマイクロマニピュレータ２に連結するための軸棒である。

ナット支持溝８１ｅは、ナット部材８５に形成された摺動突起８５ａが摺動自在に挿入されるガイド溝であり、回動機構本体８１の後端面に上下方向に向かって直線状に延びて形成されている。ナット部材８５は、ナット支持溝８１ｅに摺動突起８５ａが挿入されていることによって、角度調整ねじ部材８３が回転操作されても、回転せずにナット支持溝８１ｅにガイドされて上下方向に直線移動するようになっている。

ナットガイド部８１ｆは、ナット支持溝８１ｅの上側縁に形成された回動機構本体８１の後端面であり、進退機構本体９１が基準位置Ｏ１を中心として移動した際に、ナット部材８５のベアリング収納溝８５ｂの前端面が摺接するように配置されている。

ローラ８２は、側面視して略駒形状の回転体であり、Ｖ字形状に形成されたローラ係合溝８１ｂの内壁に当接した状態に配置されている。ローラ８２は、進退機構本体９１の下面に片持ち梁状に固定された支軸８２ａに、回転自在に軸支されている。図１に示すように、例えば、３つで構成されたローラ８２は、前側に配置された２つのローラ８２を前側のローラ係合溝８１ｂに係合させて、後側に配置された１つのローラ８２を後側のローラ係合溝８１ｂに係合させて配置していることによって、進退機構本体９１を回動機構本体８１にガタツキなく連結させることができる。

図７に示すように、角度調整ねじ部材８３は、ノブ８４を回転操作することによって、進退機構本体９１にベアリング８６を介して連結されたナット部材８５を上下方向（矢印ｇ，ｈ方向）に移動させることで、進退機構部９の進退スライダ９２を介在させて、マイクロツール４及び位置決めゲージ５を固定する保持部３０を、基準位置Ｏ１を中心として上下方向に移動させるねじ棒である。角度調整ねじ部材８３は、両端部が支持突起８１ｃに回転自在に架設され、中央部に、進退機構本体９１に軸支されたベアリング８６を係合したナット部材８５が螺合されて、下端部に、ノブ８４が取り付けられている。

ナット部材８５は、中央部に形成された雌ねじ部と、ナット支持溝８１ｅに上下方向に摺動自在に係合された摺動突起８５ａと、ベアリング８６が係合された凹部形状のベアリング収納溝８５ｂと、を有している。
ベアリング８６は、進退機構本体９１の下面にベアリング取付ねじ８６ｃによって固定された内輪８６ａと、前記ベアリング収納溝８５ｂの係合された外輪８６ｂと、外輪８６ｂと内輪８６ａとの間に介在された鋼球と、を備えて構成されている。

図１に示すＸ軸微動機構２３は、移動機構３をＸ方向（前後方向）に移動させる進退駆動装置であり、例えば、不図示の油圧シリンダからＸ方向微動操作装置の制御バルブを介してチューブ２３ａから供給される油圧によって、移動機構３をＸ方向に進退させる。
Ｙ軸微動機構２４は、移動機構３をＹ方向（左右方向）に移動させる進退駆動装置であり、例えば、不図示の油圧シリンダからＹ方向微動操作装置の制御バルブを介してチューブ２４ａから供給される油圧によって、移動機構３をＹ方向に進退させる。
Ｚ軸微動機構２５は、移動機構３をＺ方向（上下方向）に移動させる進退駆動装置であり、例えば、不図示の油圧シリンダからＺ方向微動操作装置の制御バルブを介してチューブ２５ａから供給される油圧によって、移動機構３をＺ方向に進退させる。

≪作用≫
次に、図８を主に、図１〜図７を参照しながら本発明の実施形態に係るマイクロツールの位置決め方法及びマイクロマニピュレータ装置の作用を作業工程順に説明する。

＜位置決めゲージの位置合わせ工程＞
図３に示すように、マイクロツール４を所定の状態にマイクロマニピュレータ装置１に取り付ける場合は、まず、始めに位置決めゲージ５を移動機構３の保持部３０に取り付けて位置合わせする位置合わせ工程Ｓ１を行う。

位置合わせ工程Ｓ１では、まず、位置決めゲージ５のゲージ被取付部５ｃを保持部３０に押し込んで固定する。位置決めゲージ５は、図１に示すＹ軸微動機構２４のＹ軸微動操作装置（図示省略）を操作してＹ方向の位置決めゲージ５の針先位置を、ディッシュ７の内底面７ａ上の中央部に配置して、顕微鏡６に合った専用アダプター（図示省略）でＹ方向の移動を規制させて固定する。これにより、位置決めゲージ５は、所定のＹ方向の針先位置に位置合わせされて、Ｙ方向の位置合わせが不要となる。

次に、Ｚ軸微動機構２５のＺ軸微動操作装置（図示省略）と、Ｘ軸微動機構２３のＸ軸微動操作装置（図示省略）とを操作して、図３に示すように、位置決めゲージ５をＸ，Ｚ方向に移動させて、ディッシュ７の内底面７ａの針先位置に、位置決めゲージ５のゲージ面５ｄを置いて、位置決めゲージ５のゲージ孔５ｂを対物レンズ６２の光軸６２ａに合わせる位置合わせを行う。これにより、位置決めゲージ５は、所定のＸ，Ｚ軸方向の針先位置に位置合わせされる。

続いて、移動機構３の回動機構部８と進退機構部９とで、位置決めゲージ５の傾斜角度θ１とＴ方向（Ｔ軸方向）の位置をわせる。位置決めゲージ５の傾斜角度θ１を合わせる場合は、ノブ８４を回転操作することによって、進退機構本体９１、保持部３０及び位置決めゲージ５が基準位置Ｏ１を中心として上下方向（矢印ａ，ｂ方向）に回動するので、傾斜角度θ１の調整を行うことができる。

位置決めゲージ５のゲージ孔５ｂの位置がＴ方向（矢印ｃ，ｄ方向）にずれている場合は、まず、位置決めゲージ５のゲージ孔５ｂに光源６３からの光を当てる。位置決めゲージ５に位置を調整してゲージ孔５ｂの位置が光軸６２ａ上になると、ゲージ孔５ｂ内が光源６３からの光で光るので、位置が光軸６２ａ上に一致していることが視認できる。そして、進退機構部９の第１進退機構９Ａを操作して、位置決めゲージ５をＴ方向に微動させて、ゲージ孔５ｂの中心線を光軸６２ａ上の基準位置Ｏ１に合わせる。
これにより、位置決めゲージ５は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ方向の位置を所定の針先位置に合わすことができると共に、傾斜角度θ１も所定の角度に合わせることができる。

＜位置決めゲージのフォーカス調整工程＞
次に、ゲージ孔５ｂの小孔５ｅに顕微鏡６のフォーカスを合わせる位置決めゲージ５のフォーカス調整工程Ｓ２を行う。

＜マイクロツールの取付工程＞
続いて、ロックレバー９０ｄを立てた状態にして押し下げて進退機構部９のロック状態を解放させる。そして、図５に示す復帰ばね部材９３のばね力に抗して第２進退機構９Ｂの進退スライダ９２、保持部３０、及び位置決めゲージ５をＴ方向に移動させて退避させる。このため、位置決めゲージ５は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に位置が変動せず、Ｔ方向にのみ変動する。この状態で、ロックレバー９０ｄを操作して、進退機構部９を退避状態にロックさせる。

次に、図３に示すロックスライダ３２の解除操作部３２ｃを上方向（矢印ｅ方向）に押圧する。すると、位置決めゲージ５を押圧して保持していたロックスライダ３２のロック溝３２ａが位置決めゲージ５から離間されるので、位置決めゲージ５のゲージ被取付部５ｃを保持部３０から外すことが可能になる。このようにして置決めゲージ５を保持部３０から外した後、図１に示すように、保持部３０にマイクロツール４のツール被取付部４２ｂを押し込んで、マイクロツール４を保持部３０に固定する。

この状態で、ロックレバー９０ｄを操作して進退機構部９のロック状態を解放させと、図５に示す復帰ばね部材９３のばね力によって、第２進退機構９Ｂの進退スライダ９２が引き戻されることにより、保持部３０及びマイクロツール４がＴ方向に移動されて、位置決めゲージ５を位置合わせした位置に自動復帰させる。

この場合、マイクロツール４は、位置合わせ工程Ｓ１で位置合わせしてある位置決めゲージ５のゲージ被取付部５ｃと同じ位置（基準位置Ｏ１からの距離Ｌ１，Ｌ２の位置）に、同様に保持部３０に着脱できるツール被取付部４２ｂが設けられている。このため、マイクロツール４は、位置合わせした位置決めゲージ５をＴ方向に移動させて交換して取り付けた後、元の位置合わせした位置に自動復帰させるだけで、ワンタッチで、針先位置を所定のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ方向の位置と、所定の傾斜角度θ１とに合わせた状態に正確に取り付けることができる。

以上で各工程が終了する。このように、本発明のマイクロツールの位置決め方法は、マイクロツール４を間接的に位置合わせすることによって、マイクロツール４を直接的に位置合わせする位置決め作業を行わないで済む。このため、熟練を要する煩雑な作業であった位置決め作業を簡素化して正確に、かつ、短時間に位置決め作業を行うことができる。また、マイクロツール４は、位置合わせした位置決めゲージ５を移動機構３によって交換作業を行い易い位置に退避させた後、保持部３０に押し込むだけ取り付けて、元の位置決めゲージ５を位置合わせした位置に自動復帰させることで、位置合わせした状態に取り付けられる。このため、位置決め作業中に針先がディッシュ７等に当接して破損するという従来の問題点を解決させて、マイクロツール４の破損によるコストを解消することが可能である。
このため、本発明は、マイクロツール４をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させて位置合わせする必要がないので、熟練の無い者であっても、マイクロツール４を正確に位置合わせする位置決め作業を、容易にかつ迅速に繰り返し行えるようにすることができると共に、位置決め作業の作業効率及び作業性を向上させることができる。

［第１変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置のマイクロツールの第１変形例を示す概略側面図である。

前記実施形態では、マイクロツール４の一例として繊細部４１ｄの基端の折曲部４１ｅの角度θ２を３０度に曲げた形状のマイクロピペットを例に挙げて説明したが（図２（ｂ）参照）、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、マイクロツール４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、先端部４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂの繊細部４Ａｄ，４Ｂｄ，４Ｃｄを被検体Ｓの状況に応じて適宜な角度θ２１，θ２２，θ２３に曲げて形成したものであっても構わない。

特に、繊細部４Ａｄ，４Ｂｄ，４Ｃｄと、テーパ部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃとを含む先端部４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂは、操作の際に、ディッシュ７の中で水平に保っておくことが必要な場合に、角度θ２１〜θ２３が鈍角に曲がっていると、先端部位を水平に保ち易くなる。つまり、マイクロツール４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、繊細部４Ａｄ，４Ｂｄ，４Ｃｄを１２０〜１６０度程度（θ２１〜θ２３）に曲げることによって、基部４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａを斜めにしても、繊細部４Ａｄ，４Ｂｄ，４Ｃｄの先端側が水平な状態になるので、ディッシュ７の内底面７ａに沿って配置することができるため、先端部４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂの位置決め作業や、注入作業が行い易くなる。
また、図９（ａ）に示すように、基部４Ａａの長さＬ３、基部４Ａａから真っすぐに延びる繊細部４Ａｄの傾斜部分の長さＬ４、及び、繊細部４Ａｄの水平部分の長さＬ５は、適宜変更しても構わない。

図１０は、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の位置決めゲージの第１変形例を示す図であり、位置合わせした位置決めゲージに換えてマイクロツールを取り付けたときの状態を示す概略側面図である。
図１０に示すように、位置決めゲージ５Ａは、マイクロツール４Ａのツール被取付部４２Ａｂに合ったゲージ被取付部５Ａｃと、マイクロツール４Ａの曲がった繊細部４Ａｄに合ったゲージ面５Ａｄと、マイクロツール４Ａの先端部４Ａｂに合った位置にあるゲージ孔５Ａｂと、を備えて、マイクロツール４Ａの曲がった針先の形状に合わせて先端部を曲げたものを使用してもよい。
このように、位置決めゲージ５Ａは、マイクロツール４Ａの形状に合った針先形状と、ゲージ被取付部５Ａｃとを有したものを使用すれば、位置合わせした位置決めゲージ５Ａに換えてマイクロツール４Ａを保持部３０に装着することにより、マイクロツール４ＡのＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ方向の位置及び傾斜角度θ１を正確に合わせることが可能である。

［第２変形例］
図１１は、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の位置決めゲージの第２変形例を示す要部拡大概略断面図である。
図１１に示すように、位置決めゲージ５Ｄは、先端部５Ｄｈを、ねじ手段５Ｄｉ等によってケージ本体５Ｄａに着脱自在にしてもよい。また、位置決めゲージ５Ｄの先端部５Ｄｈの下面には、ゲージ孔５Ｄｂに合致する第２ゲージ孔５１ｂと、ゲージ面５１ｄと、を有する交換式のプレート５１を、ねじ部材５２等によって着脱自在に設けてもよい。
このように構成すれば、位置決めゲージ５Ｄ及びプレート５１は、長さや形状が相違するものに適宜交換して、所望の長さや形状ものにすることが可能となる。
また、位置決めゲージ５Ｄは、先端部５Ｄｈやゲージ面５１ｄが損傷した場合に、位置決めゲージ５Ｄの先端部５Ｄｈやプレート５１のみを交換すればよい。
また、図９（ａ）に示す繊細部４Ａｄの水平部分の長さＬ５が０．５〜２ｍｍ程度のものは、図１０示す位置決めゲージ５Ａでもカバーすることができるが、長さＫ５がそれ以上長いものは、図１０でも対応できない。このような場合、図１１に示す位置決めゲージ５Ｄや、プレート５１等に交換することにより、繊細部４Ａｄの水平部分の長さＬ５を調整することができる。また、交換式のプレート５１は、十字線や、他形状の目印等を入れてもよい。

［第３変形例］
図１２は、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第３変形例を示す概略斜視図である。
図１２に示すように、ツールホルダ本体４２の先端にツール本体４１を取り付けたマイクロツール４は、ツール本体４１の先端からツール被取付部４２ｂまでの距離Ｌ１を所定の長さに揃える場合、定規状の目盛４３ａを有する長さ調整ゲージ４３を使用してもよい。
長さ調整ゲージ４３は、マイクロツール４を支持する支持溝４３ｂ，４３ｃ，４３ｄと、例えば、ｍｍ単位で付記された目盛４３ａと、を有するケース体から成る。目盛４３ａは、ツール本体４１が支持される拡開した支持溝４３ｂの縁の長さ調整ゲージ４３の上面に設けられる。支持溝４３ｃは、ツールホルダ本体４２が支持される部位である。支持溝４３ｄは、ツール被取付部４２ｂが支持される部位である。

マイクロツール４は、ツール被取付部４２ｂを支持溝４３ｄに係合させて長さ調整ゲージ４３に載置し、ツール本体４１の先端を目盛４３ａの「０」に合わせることにより、ツール本体４１の先端からツール被取付部４２ｂまでの距離Ｌ１を所定の長さに揃えることができるようになっている。

［第４変形例］
図１３は、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第４変形例を示すマイクロツールの概略斜視図である。図１４は、本発明の第４変形例の長さ調整ゲージを示す拡大概略斜視図であり、（ａ）はマイクロツールにセット時の長さ調整ゲージの状態を示す、（ｂ）はマイクロツールに収納時の長さ調整ゲージの状態を示す。

図１３、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、長さ調整ゲージ４４は、マイクロツール４に取り付けたものであってもよい。
この場合、長さ調整ゲージ４４は、円筒管４２ａの先端位置に外嵌される筒状部材４５と、筒状部材４５の左右の支持溝４５ａの中央部位に形成された軸支穴４５ｂに基端部が前後方向に回動自在に軸支された長さ合わせ部材４６と、を備えて構成されている。
筒状部材４５は、円筒管４２ａの先端のクランプねじ４２ｃに当接する位置に外嵌される。長さ合わせ部材４６は、全体が平面視して略Ｕ字状（略凹部形状）に折曲形成された針金部材によって形成されている。長さ合わせ部材４６には、基端部に形成された左右一対の軸部４６ａと、軸部４６ａから前側に向けてＴ軸に沿って平行に形成された規定寸法部４６ｂと、規定寸法部４６ｂの先端部から下方向に向けて折曲された折曲部４６ｃと、折曲部４６ｃから下方向に向けて凹形状に形成された凹状部４６ｄと、が形成されている。

規定寸法部４６ｂは、軸部４６ａから折曲部４６ｃまでの長さＬ６が所定の寸法に形成されている。この規定寸法部４６ｂを図１３及び図１４（ａ）に示すように、前側方向（矢印ｉ方向に倒した状態）に向けて配置した場合、マイクロツール４は、繊細部４１ｄの先端を左右の折曲部４６ｃ間上に一致させることによって、ツール本体４１の先端からツール被取付部４２ｂまでの長さが距離Ｌ１になるようになっている。規定寸法部４６ｂは、使用しない場合、図１４（ｂ）に示すように、基端側（矢印ｊ方向）に回動させた収納位置の状態に回動させておく。

［第５変形例］
図１５は、本発明の実施形態に係るマイクロマニピュレータ装置の第５変形例を示す長さ調整治具の拡大概略斜視図であり、（ａ）はセット時の長さ調整ゲージの状態を示す、（ｂ）は収納時の長さ調整ゲージの状態を示す。

前記第４変形例の長さ調整ゲージ４４は、図１５（ａ）、（ｂ）に示す長さ調整ゲージ４７のように、長さ合わせ部材４９を筒状部材４８に対してＴ方向（矢印ｋ，ｍ方向）に摺動自在に配置してもよい。
この場合、長さ合わせ部材４９は、第４変形例の長さ合わせ部材４６と略同一形状に形成されている。つまり、長さ合わせ部材４９は、筒状部材４８にＴ方向に向けて形成された貫通孔４８ａの開口縁に長さ合わせ部材４９の後端に設けた係止部４９ａ、及び前端の凹状部４９ｄ（折曲部４９ｃ）が当接するにより、進退できる長さが規制されるようになっている。長さ調整ゲージ４７は、図１５（ａ）に示すように、長さ合わせ部材４９を先端側へ引き出せば、マイクロツール４の先端からツール被取付部４２ｂまでの長さが距離Ｌ１になるようになっている。そして、マイクロツール４を使用しない場合は、図１５（ｂ）に示すように、長さ合わせ部材４９を基端側方向（矢印ｍ方向）に押し込んで収納状態にする。

≪その他変形例≫
また、前記実施形態では、位置決めゲージ５にゲージ孔５ｂを形成してその中心を光軸６２ａに合わせて配置する場合を説明したが、ゲージ孔５ｂは、位置合わせするときの目印になるものであればよく、例えば、ポイントや、目盛等の目印であっても構わない。
また、ゲージ孔５ｂは、位置合わせの際に、位置決めポイントとなる孔であればよく、ゲージ孔５ｂ内の形状は適宜変更しても構わない。ゲージ孔５ｂは、例えば、ストレート形状の孔や、上側にテーパ形状の上側拡開孔５ｆを有し、その下側がストレート形状の孔や、ゲージ孔５ｂ内が段差形状になっている孔であってもよい。

また、前記実施形態では、キャピラリーから成るマイクロツール４を位置合わせする場合を例に挙げて説明したが、あらゆる分野の棒状部材や管状部材の位置合わせであっても適宜適用することが可能である。

１ マイクロマニピュレータ装置
２ マイクロマニピュレータ
３ 移動機構
３ａ 保持部
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ マイクロツール
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 位置決めゲージ
５ｂ，５Ａｂ，５Ｂｂ，５Ｄｂ ゲージ孔（目印）
５ｃ，５Ａｃ ゲージ被取付部
５ｄ，５Ａｄ，５１ｄ ゲージ面
６ 顕微鏡
７ ディッシュ
７ａ 内底面
８ 回動機構部
９ 進退機構部
９Ａ 第１進退機構（進退機構部）
９Ｂ 第２進退機構（進退機構部）
３０ 保持部
４２ｂ ツール被取付部
６１ テーブル
６１ａ 開口部
６２ 対物レンズ
６２ａ 光軸
Ｌ１，Ｌ２ 所定距離
Ｓ 被検体
Ｓ１ 位置決めゲージの位置合わせ工程
Ｓ２ 位置決めゲージのフォーカス調整工程
Ｓ３ マイクロツールの取付工程

Claims (8)

1. マイクロツールの位置決め方法であって、
   位置決めゲージを保持部に固定した状態で、針先位置に前記位置決めゲージのゲージ面を置いて、前記位置決めゲージに形成された目印を対物レンズの光軸に合わせる位置決めゲージの位置合わせ工程と、
   前記位置決めゲージを前記保持部から外して、前記保持部に前記マイクロツールを固定するマイクロツールの取付工程と、
   を含むことを特徴とするマイクロツールの位置決め方法。
2. 前記位置決めゲージの位置合わせ工程で前記位置決めゲージを位置合わせした状態で、前記目印にフォーカスを合わせる位置決めゲージのフォーカス調整工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロツールの位置決め方法。
3. 前記位置決めゲージは、先端部に形成された前記目印から基端側へ予め設定した所定距離だけ離間した位置に設けられたゲージ被取付部を有し、
   前記マイクロツールは、前記所定距離と同一の距離だけ、当該マイクロツールの先端から基端側に離間した位置に設けられたツール被取付部を有していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロツールの位置決め方法。
4. 前記位置決めゲージは、顕微鏡のテーブルの所定位置に載置されたディッシュの内底面に対して上方向に斜めの状態で前記保持部に保持され、
   前記ゲージ面は、前記位置決めゲージの先端部に平らに形成されて、位置合わせの際に、前記ディッシュの前記内底面に載置され、
   前記目印は、前記ゲージ面に直交して形成されると共に、位置合わせの際に、前記光軸上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロツールの位置決め方法。
5. 前記保持部は、当該保持部に着脱可能に取り付けられた前記位置決めゲージを移動させる移動機構に設けられ、
   前記移動機構は、前記位置決めゲージの先端部に形成された前記目印を中心として前記位置決めゲージを保持した前記保持部を回動させる回動機構部と、
   前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部と、を備えて、前記位置決めゲージを位置合わせし、
   前記位置合わせした位置決めゲージを保持した前記保持部は、前記位置決めゲージを位置合わせした状態で前記位置決めゲージの軸方向に後退させた後、前記位置決めゲージを離脱させてから前記マイクロツールを取り付けて、前記位置決めゲージの軸方向に前進させて元の位置合わせした位置に復帰させることを特徴とする請求項１に記載のマイクロツールの位置決め方法。
6. 前記進退機構部は、前記位置決めゲージの位置合わせ工程で位置合わせした前記位置決めゲージを保持した前記保持部を退避させた後、前記保持部を前進させて前記位置決めゲージを位置合わせした位置に復帰させることを特徴とする請求項５に記載のマイクロツールの位置決め方法。
7. 予め設定した所定距離だけ先端から基端側に離間した位置に設けられたツール被取付部を有するマイクロツールと、
   顕微鏡の視野内で、被検体に対して前記マイクロツールを用いて微細操作を行うマイクロマニピュレータと、を備えたマイクロマニピュレータ装置において、
   先端部に形成された目印から基端側へ予め前記所定距離だけ離間した位置に設けられたゲージ被取付部を有する位置決めゲージ、及び、前記マイクロツールを着脱可能に保持する保持部と、
   位置合わせした状態の前記位置決めゲージを保持した前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる移動機構と、
   を備えていることを特徴とするマイクロマニピュレータ装置。
8. 前記移動機構は、前記位置決めゲージの先端部に形成された前記目印を中心として前記位置決めゲージを保持した前記保持部を回動させる回動機構部と、
   前記保持部を前記位置決めゲージの軸方向に進退させる進退機構部と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロマニピュレータ装置。

Images