JPH0441187A

JPH0441187A - フットスイッチ式マイクロマニピュレータ

Info

Publication number: JPH0441187A
Application number: JP14635290A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mimatsu; 三松　淳; Akisuke Koyama; 小山　介助; Toshiro Higuchi; 俊郎樋口
Original assignee: Prima Meat Packers Ltd
Current assignee: Prima Meat Packers Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06102309B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、足踏み式操作スイッチを使用した圧電素子（
ピエゾ）の急速変形を利用するマイクロマニピュレータ
に関する。

（従来の技術）従来、バイオテクノジーの世界においては、遺伝子・細
胞などに人工的操作を加え、新しい遺伝情報体を作成し
、それを利用或いは研究する分野がある。その対象は遺
伝子、細胞、核、受精胚、組織或いは原生動物とさまざ
まであるが、このうち、光学顕微鏡で観察できるものに
対して、物理的・機械的操作を加える手法として、マイ
クロマニピユレーションがある。例えば、動植物細胞や
核に外来遺伝子を注入し、遺伝子の形質発現機構の解析
を行う場合、また初期胚、桑実胚を分割し、仮親に移植
して一卵性複数子の作成を行う場合、或いは受精卵の細
胞質に他の個体を移植してクローン生物の作成を行う場
合、などにマイクロマニピユレーションは不可欠のもの
である。

第６図は従来のマイクロマニピユレーションシステムの
全体構成図である。

図中、１はベース、２はベース１上に配置される顕微鏡
、３は位置検出器、４は微動部、５は粗動部、６はＴＶ
カメラ、７はマイクロインジェクタ、８は左操作ボック
ス、９は右操作ボックス、１０はカメラ制御ユニット、
１１はビデオモニタ、１２は主制御ユニットである。

この図に示すように、２つの操作ボックス８゜９では、
左右の微動部４、粗動部５を操作する一方で、注入液量
測定など各種の機能の制御も行う。

また、顕微鏡２にはＴＶカメラ６が設けられており、細
胞の状態や微細操作の様子がビデオモニタ１１に写し出
され、観察される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記した従来のマイクロマニピユレーシ
ョンシステムにおいては、粗動部５はキーによる操作、
微動部４はジョイステックによる操作、また、マイクロ
インジェクタ７はノブによる操作であり、各マイクロマ
ニピユレーション操作は専ら手により行われており、非
常に煩雑である。これに対して、本願の出願人は既に、
圧電素子（ピエゾ）の急速変形を利用するマイクロマニ
ピュレータを開発し、そのマイクロマニピュレータは手
元スイッチにより操作するようにしている。

ところで、マイクロマニピュレータの主要な操作の中で
、従来のものは（＾）粗動用スイッチ（又はダイアル−
ノブ）、（Ｂ）微動用スイッチ（又はダイアル−ノブ）
　、（Ｃ）インジェクタ駆動用スイッチ（又はダイアル
−ノブ）は、それぞれ手動による別々の操作であり、通
常、前の動作が終了しないと、次の操作に移れなかった
。即ち、上記したマイクロマニピユレーションの同時の
操作はできない。つまり、時間差のない連続操作はでき
ない。また、極端な場合、顕微鏡により一端目を離さな
いと、マイクロマニピユレーションの操作ができないと
いった問題があった。

本発明は、上記問題点を除去し、粗動、微動、インジェ
クタ駆動等のマイクロマニピユレーションの同時の操作
を可能にし、時間差のない高度な連続操作が可能である
と共に、顕微鏡により目を離すことな（観察に専念する
ことが可能なフットスイッチ式マイクロマニピュレータ
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、上記目的を達成するために、フットス
イッチ式マイクロマニピュレータにおいて、コントロー
ラと、該コントローラに接続される粗動部と、前記コン
トローラに接続されるピエゾ微動部と、前記コントロー
ラに接続されるピエゾ微動部を有するマイクロインジェ
クタと、前記コントローラに接続される足踏み式操作部
を設けるようにしたものである。

また、前記足踏み式操作部は前記粗動部、前記ピエゾ微
動部及び又は前記マイクロインジェクタの左右動作の選
択を行う切換スイッチを有する。

更に、前記足踏み式操作部は前記ピエゾ微動部の一軸方
向の操作の選択を行う切換スイッチを具備する。

また、前記足踏み式操作部は前記マイクロインジェクタ
の注入・吸引のモード切り換えを行う切換スイッチを具
備する。

（作用）本発明によれば、上記のように構成したので、連続動作
（時間差のない）の必要な操作、例えば粗動から微動、
微動からインジェクション、ピエゾ微動部の一軸方向の
操作の選択を行う切換スイッチ、インジェクションにお
ける注入と吸引のモード切り換えを足踏み式にすること
ができ、粗動用の手元コントロールスイッチ又はジョイ
スティック、ダイアル等から手を離すことなく、マイク
ロマニピユレーションの操作を行わせることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すフットスイッチ式マイク
ロマニピュレータの概略構成図である。

この図において、２０はステージ、２１は顕微鏡、２２
はピエゾマイクロマニピユレーションコントローラであ
り、ダイアルで主設定を行うことができる。２３は粗動
部、２４はスライドベース本体とボールジヨイントホル
ダからなるスライドベースユニット、２５は微小器具を
取り付けたインジェクションホルダ、２６はインジェク
ションホルダ２５と一体化されたピエゾ微動部、２７は
マイクロインジェクタ、２８は足踏み式操作ボックスで
ある。

ステージ２０上に粗動部２３を介してスライドベースユ
ニット２４を取り付け、その■溝にインジェクションホ
ルダ２５とピエゾ微動部２６からなるピエゾ駆動マイク
ロマニピユレーションスライドユニットをセットする。

そこで、ピエゾマイクロマニピユレーションコントロー
ラ２２を用いて、マイクロマニピユレーションを行い、
足踏み式操作ボックス２日を操作して、微小器具の右左
移動及び設定切り換えを行うことができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すフットスイッチ式マ
イクロマニピュレータの構成図、第３図はそのマイクロ
インジェクション装置の構成図、第４図はそのマイクロ
インジェクション装置の正面図、第５図はその動作態様
の説明図である。

図中、３０はベース、３１はステージ、３２は粗１１１
部、３３は支持体、３３ａは摩擦部、３４は内部に雌ね
じが切られているインジェクションホルダ、３５は回転
移動体、Ａは回転駆動用の第１の微小移動装置であり、
慣性体３６及ピエゾ素子３７からなる。同様にＢは回転
駆動用の第２の微小移動装置であり、慣性体３８及びピ
エゾ素子３９から構成されている。４０はマイクロシリ
ンジ、４１は微小器具、４２はピエゾ素子３７．３９を
駆動するために給電するワイヤ、４３はマイクロシリン
ジ４０内に出入りするプランジャである。４４はプラン
ジャ４３と回転移動体３５とを固定する軸であり、その
外周に形成された雄ねじ４４ａによって、その内周に雌
ねじが切られているインジェクションホルダ３４との螺
合を行い、摩擦機能を有する。４５はピエゾ素子、４６
は慣性体であり、−軸方向のピエゾ微動部を構成してい
る。４７はマイクロシリンジ４０内にセットされる液体
、５０はこのマイクロマニビエプレータの制御を行うピ
エゾマイクロマニピユレーションコントローラでアリ、
このコントローラ５０に足踏み式操作ボックス５３が接
続されている。５１は位置検出器、５２は顕微鏡である
。

また、足踏み式操作ボシクス５３にはシーソ型切換スイ
ッチ５４及び押ボタンスイッチ５５．５６が設けられ、
例えば、粗動から微動への切り換え時にはシーソ型切換
えスイッチ５４の左側を足により押圧して切り換える。

また、微動からマイクロマニピユレーションを行う場合
には、そのシーソ型切換スイッチ５４の右側を足により
押圧して切り換えスまた、シーソ型切換スイッチ５４はピエゾ素子４５と慣
性体４６からなるピエゾ微動部の一軸方向の操作の選択
、即ち、ステージ３１に対する微小器具４１の左方向或
いは右方向への微小器具４１の切り換えに用いることが
できる。

なお、ピエゾ微動部による一軸方向の正逆動作の詳細に
ついては、特開昭６３−２９９７８５号（ＵＳＰ第４，
８９４，５７９号）に記載されている。

更に、そのマイクロマニピユレーションの第５図に示す
注入と吸引のモードの切り換えは、押ボタンスイッチ５
５．５６を足により操作することにより行うことができ
る。

例えば、注入モードにしたい場合は、足踏み式操作ボッ
クス５３に設けられる押ボタンスイッチ５５を足により
操作する。すると、第１．第２の微小移動装置Ａ、Ｂに
はともに押圧力が生じ、回転移動体３５は第４図に示す
ように時計回りに微小回転し、プランジャ４３及び液体
４７が前進することになり、マイクロシリンジ４０には
正圧が生じる。

一方、吸引モードにしたい場合は、足踏み式操作ボック
ス５３に設けられる押ボタンスイッチ５６を足により操
作する。すると、第１．第２の微小移動装置Ａ、　Ｂに
はともに引張力が生じ、回転移動体３５は第４図におい
て反時計回りに微小回転し、プランジャ４３及び液体４
７が後退することになり、マイクロシリンジ４０には負
圧が生じる。

なお、上記実施例においては、第１．第２の微小移動装
置Ａ、Ｂを用いてバランスをとるように配置したが、単
一の微小移動装置を用いるようにしてもよい、その場合
には、その単一の微小移動装置の押圧力と引張力の何れ
かの動作を選択して用いるようにする。

なお、上記実施例には図示されていないが、粗動部３２
の粗動操作は従来のマニピュブレーシジンシステムを用
いてジョイステックにより操作させることができること
は言うまでもない。その場合、駆動源としては、油圧駆
動装置、電磁駆動装置或いはパルスモータ（図示なし）
等を用いることにより、Ｘ−Ｙ方向に駆動することがで
きる。

このように構成することにより、粗動から微動、微動か
らインジェクション、ピエゾ微動部の一軸方向の操作の
選択、インジェクションにおける注入と吸引のモード切
り換え等を足踏み式にすることができ、粗動用の手元コ
ントロールスイッチ又はジョイスティック、ダイアル等
から手を離すことなく、マイクロマニピユレーションの
操作を行うことができる。

また、装置を全体的に簡素化することができ、特に、−
軸型ピエゾマイクロマニピュレータの導入により、弾性
のある細胞膜や卵細胞を取囲む透明膜でも微細器具をス
ムースに挿入可能である。

更に、非熟練者でも手振れなどの影響がなく、超微動域
においても確実な動作が可能である。

また、最小約０．２μｍの分解能でコントロールされて
いるので、任意の位置決めを的確に行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）粗動から微動、微動からインジェクション、ピエ
ゾ微動部の一軸方向の操作の選択、インジェクションに
おける注入と吸引のモード切り換えを足踏み式にするこ
とができ、粗動用の手元コントロールスイッチ又はジョ
イスティック、ダイアル等から手を離すことなく、マイ
クロマニピユレーションの操作を行うことができる。

（２）装置を全体的に簡素化することができ、特に、−
軸型ピエゾマイクロマニピュレータの導入により、弾性
のある細胞膜や卵細胞を取り囲む透明膜でも微細器具を
スムースに挿入可能である。

（３）最小約０．２μｍの分解能でコントロールされて
いるので、任意の位置決めを手と足の操作により的確に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフットスイッチ式マイク
ロマニピュレータの概略構成図、第２図は本発明の他の
実施例を示すフットスイッチ式マイクロマニピュレータ
の構成図、第３図はそのマイクロインジェクション装置
の構成図、第４図はそのマイクロインジェクション装置
の正面図、第５図はその動作態様の説明図、第６図は従
来のマイクロマニピユレーションシステムの全体構成図
である。２０、３１・・・ステージ、２１．５２・・・顕微鏡、
２２．５０・・・ピエゾマイクロマニビュレーシゴンコ
ントローラ、２３、３２・・・粗動部、２４・・・スラ
イドベースユニット、２５・・・微小器具を取り付けた
インジェクションホルタ、２６・・・ピエゾ微動部、２
７・・・マイクロインジェクタ、２８．５３・・・足踏
み式操作ボックス、３０・・・ヘース、３３・・・支持
体、３３ａ・・・摩擦部、３４・・・インジェクション
ホルダ、３５・・・回転移動体、Ａ・・・回転駆動用の
第１の微小移動装置、３６．３８．４６・・・慣性体、
３７．３９゜４５・・・ピエゾ素子、Ｂ・・・回転駆動
用の第２の微小移動装置、４０・・・マイクロシリンジ
、４１・・・微小器具、４２・・・ワイヤ、４３・・・
プランジャ、４４・・・軸、４４ａ・・・雄ねじ、４７
・・・液体、５１・・・位置検出器、５４・・・シーソ
型切換スイッチ、５５．５６・・・押ボタンスイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）コントローラと、（ｂ）該コントローラに接続される粗動部と、（ｃ）前
記コントローラに接続されるピエゾ駆動部と、（ｄ）前記コントローラに接続されるピエゾ微動部を有
するマイクロインジェクタと、（ｅ）前記コントローラに接続される足踏み式操作部を
具備するフットスイッチ式マイクロマニピュレータ。
（２）前記足踏み式操作部は前記粗動部、前記ピエゾ微
動部及び又は前記マイクロインジェクタの操作の選択を
行う切換スイッチを具備する請求項１記載のフットスイ
ッチ式マイクロマニピュレータ。
（３）前記足踏み式操作部は前記ピエゾ微動部の一軸方
向の操作の選択を行う切換スイッチを具備する請求項１
記載のフットスイッチ式マイクロマニピュレータ。
（４）前記足踏み式操作部は前記マイクロインジェクタ
の注入・吸引のモード切り換えを行う切換スイッチを具
備する請求項１記載のフットスイッチ式マイクロマニピ
ュレータ。