JPH05208387A

JPH05208387A - マイクロマニピュレータ

Info

Publication number: JPH05208387A
Application number: JP1424392A
Authority: JP
Inventors: Koji Sogawa; 好志十川; Tadashi Miura; 忠三浦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1993-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】異物の捕捉・離脱を確実かつ再現性よく行え
るようにする。【構成】マイクロマニピュレータは金属キャピラリー
１３ｂと、電源装置１６とキャピラリー１３ａ，１３ｂ
を駆動するための駆動装置４とを備えている。金属キャ
ピラリー１３ｂは、微小な試料１５に対して処理を施す
ためのものである。電源装置１６は、金属キャピラリー
１３ｂに互いに異なる２つの極性の電圧を選択的に印加
するものである。さらに、金属キャピラリー１３ｂと接
触可能に配置されたガラスキャピラリー１３ａを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマニピュレー
タ、特に、微小な処理物に対し処理を施すための微小器
具を備えたマイクロマニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子ポリマー，フィルム，磁気テー
プ，紙等のシート状の部材を製造する工程では、微小異
物がシート状部材に混入する場合がある。そのような場
合、品質管理上の要求によって、付着した異物を取り出
し、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）等で分析
する必要がある。

【０００３】このようなシート状部材から異物を取り出
す場合、マイクロマニピュレータの使用が従来より行わ
れている。マイクロマニピュレータでは、通常、微小器
具としてガラス製のキャピラリーが装着されている。そ
して、異物を取り出す際には、異物の粘性や固有の静電
気を利用して、キャピラリー先端に異物を付着させる。
また異物を離脱させるときには、分析用のステージに異
物を擦り付けたり２本のキャピラリーの先端を互いに擦
り付けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
異物の粘性や固有の静電気の状態において、キャピラリ
ー先端へのサンプルの捕捉や、逆にキャピラリーの先端
からの異物の離脱が偶然性に左右され、捕捉及び離脱を
数回〜数十回試行する必要があった。つまり異物の捕捉
・離脱に再現性がなく、かつ確実性がない。

【０００５】本発明の目的は、異物の捕捉・離脱を確実
かつ再現性よく行えるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るマ
イクロマニピュレータは導電体製微小器具と、電圧印加
手段と駆動手段とを備えている。導電体製微小器具は、
微小な被処理物に対して処理を施すためのものである。
電圧印加手段は、導電体製微小器具に互いに異なる２つ
の極性の電圧を選択的に印加するものである。駆動手段
は、微小器具を駆動するためのものである。

【０００７】請求項２の発明に係るマイクロマニピュレ
ータは、請求項１のマイクロマニピュレータに加えて、
導電体性微小器具と接触可能に配置された誘電体製微小
器具を備えている。

【０００８】

【作用】請求項１の発明においては、導電体製微小器具
に電圧印加手段により処理物の帯電列に応じた極性の電
圧を印加すると、被処理物が静電的に捕捉される。そし
て、微小器具を駆動手段により駆動した後に、捕捉時の
電圧と逆極性の電圧を印加することにより、捕捉した被
処理物を離脱させることができる。このため、被処理物
の捕捉及び離脱を再現性よくかつ確実に行える。

【０００９】請求２の発明では、また、導電体製微小器
具と接触可能に配置された誘電体製微小器具を備えてい
るので、それら２つを擦り合わせ、誘電体製微小器具に
被処理物の帯電列に応じた極性の電荷を蓄えさせ、それ
により被処理物を捕捉することができる。誘電体製微小
器具に捕捉された被処理物は、それと逆極性の電圧を導
電体製微小器具に印加することにより導電体製微小器具
に捕捉し直すことができる。これにより、被処理物の持
ち替え等が可能になる。

【００１０】

【実施例】実施例１図１は、本発明の一実施例によるマイクロマニピュレー
タの概略図である。図において、マイクロマニピュレー
タは、ベース１に載置された顕微鏡２と、顕微鏡２の側
方に配置された１対の駆動装置３，４と、顕微鏡２及び
駆動装置３，４を制御するための制御装置５とを有して
いる。

【００１１】顕微鏡２は、その中央部に操作台６を有し
ており、操作台６には被処理物が載置される試料台７が
配置されている。操作台６の下方には対物レンズ８が配
置されており、対物レンズ８の下端部にはテレビカメラ
９が接続されている。操作台６は、図示しない駆動機構
によって水平面方向及び上下方向に駆動され得る。駆動
装置３，４は、ベース１上に載置されており、台１０
と、台１０上に取り付けられた粗動部１１ａ，１１ｂ
と、粗動部１１ａ，１１ｂの上部に取り付けられた微動
部１２ａ，１２ｂとを主として有している。粗動部１１
ａ，１１ｂは、図示しないステッピングモータにより台
１０に対して数十μｍ単位の動きを垂直方向及び水平方
向に行い得る。微動部１２は、電磁方式により、垂直方
向及び水平方向に１μｍ単位の動きを行い得る。微動部
１２ａ，１２ｂの顕微鏡２側端部には、微小器具である
ガラス（誘電体）キャピラリー１３ａ，金属（導電体）
キャピラリー１３ｂが取り付けられている。これらのキ
ャピラリー１３ａ，１３ｂは、その先端部が試料台７側
に延びている。

【００１２】金属キャピラリー１３ｂは、図２に示すよ
うに、フレキシブルワイヤ１７を介して電源装置１６に
接続されている。電源装置１６は、０〜１５００Ｖの正
負の直流電圧を選択的に印加可能である。電源装置１６
は０〜１５００Ｖの直流電圧を生成する直流電源１８
と、電圧極性（正負）を切り換えるスイッチ１９とを備
えている。また金属キャピラリー１３ｂは、絶縁体１４
を介して微動部１２ｂに取り付けられている。このた
め、微動部１２ｂと金属キャピラリー１３ｂとは絶縁さ
れている。

【００１３】制御装置５は、図１に示すように、ＣＲＴ
２０と、操作パネル２１と、制御ユニット２２とを主に
有している。制御ユニット２２は主としてマイクロコン
ピュータを含んでおり、このマイクロコンピュータは、
ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含んでいる。操作パネル２
１は、左右１対のジョイスティック２７，２８と、左右
１対の上下つまみ２９，３０と電源装置１６の印加電圧
を変更するための電圧調整ダイアル３１と、電源装置１
６の極性を切り換える極性切り換えスイッチ３２とを有
している。ジョイスティック２７，２８は、駆動装置
３，４を水平面内で移動するためのものである。上下つ
まみ２９，３０は、駆動装置３，４を垂直方向で移動さ
せるためのものである。

【００１４】次に、上述の実施例の動作を説明する。こ
の動作を行わせる前に、オペレーターは、試料台７上に
試料１５を載置する。そしてオペレーターが、電圧調整
ダイアル３１及び極性切り換えスイッチ３２を操作する
と、それに応じた電圧及び極性に電源装置１６が設定さ
れる。ＣＲＴ２０には、テレビカメラ９で撮像された試
料１５が表示されており、オペレーターは、この像を見
ながら上下つまみ３０及びジョイスティック２８を操作
する。上下つまみ３０及びジョイスティック２８が操作
されると、上下つまみ３０の回動角、ジョイスティック
２８の方向及び傾きに応じて、駆動装置４が駆動され、
金属キャピラリー１３ｂが垂直及び水平面内で移動す
る。オペレーターが試料１５に金属キャピラリー１３ｂ
の先端を近接させると、試料１５は金属キャピラリー１
３ｂの先端に静電気の作用により吸着され捕捉される。
試料１５が捕捉されると、上下つまみ３０及びジョイス
ティック２８を操作することにより駆動装置４が駆動さ
れ、試料１５を所定位置に移動させる。そして、切り換
えスイッチ３２により逆極性に切り換えると、試料１５
は脱落する。

【００１５】実験例として、試料として燐酸水素二カリ
ウム（Ｋ₂ＨＰＯ₄）結晶を用いた場合及びポリエチレ
ンフィルムを用いた場合を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１では、大きさ５０〜５００μｍ角程度
の燐酸水素二カリウムを顕微鏡２下の試料台７に載置
し、金属キャピラリー１３ｂに−１２００Ｖを印加し、
キャピラリー１３ｂを垂直に降ろして燐酸水素二カリウ
ムを軽く押さえつけた。次に、キャピラリー１３ｂを上
昇させたときに、燐酸水素二カリウムがキャピラリー１
３ｂの先端に付着していれば、このときの捕捉実行回数
を「１」と記録した。同様に異なる９個の試料１５に対
してそれぞれの捕捉実行回数を記録し、計１０個の平均
実行回数を示している。また離脱についても同様であ
り、前述したように離脱の場合には逆極性（ここでは＋
１２００Ｖ）を印加し、同様な記録を行った。ただし離
脱時には、電圧が高すぎると、電気的な反発作用によっ
て試料１５を弾き飛ばされることがある。このような場
合には電圧を下げて行った。

【００１８】ここでは、燐酸水素二カリウムの場合に
は、捕捉に２．６回を必要とし、離脱に１．２回を必要
とした。このように少ない繰り返し回数で捕捉及び離脱
が可能になった。またポリフィルムの場合には、ポリフ
ィルムが燐酸水素二カリウムに比較して帯電列が負に深
いことを反映し、前述した燐酸水素二カリウムとは印加
する電圧の極性が逆（−）になっている。また電圧も７
００Ｖ程度と低くした。ポリフィルムの場合には、捕捉
に１．２回を必要とし、離脱に１．１回を必要とした。
つまりほとんど１回の動作で捕捉及び離脱が可能になっ
た。実施例２前記実施例では、金属キャピラリー１３ｂに直接試料１
５を付着させたが、金属キャピラリー１３ｂに電圧を印
加しても、付着できないようなものもある。このような
場合には、金属キャピラリー１３ａに所定の電圧を印加
した状態でガラスキャピラリー１３ａと金属キャピラリ
ー１３ｂとを擦り合わせ、ガラスキャピラリー１３ａを
帯電させるとよい。

【００１９】図３はこのときの動作を示している。たと
えば試料１５として人毛を用いた場合には、金属キャピ
ラリー１３ｂに＋１２００Ｖを印加しその状態でガラス
キャピラリー１３ａと金属キャピラリー１３ｂとを擦り
合わせる。そしてガラスキャピラリー１３ａを試料１５
（人毛）に近接させると、ガラスキャピラリー１３ａの
先端に人毛が付着する。そして、金属キャピラリー１３
ｂをガラスキャピラリー１３ａに近接させ、金属キャピ
ラリー１３ｂに逆極性の電圧（−１２００Ｖ）を印加す
ると、ガラスキャピラリー１３ａに付着した人毛が金属
キャピラリー１３ｂに移動する。金属キャピラリー１３
ｂに付着した人毛を所定位置に移動させ再度逆極性の電
圧（＋１２００Ｖ）を印加すると、人毛は脱落する。

【００２０】また、試料１５として銅粒を用いた場合に
は、逆に最初に金属キャピラリー１３ｂに−１２００Ｖ
の電圧を印加する。そして同様の動作により、ガラスキ
ャピラリー１３ａに一旦銅粒を付着させ、最初に印加し
た電圧と逆の電圧（＋１２００Ｖ）を金属キャピラリー
１３ｂに印加することにより銅粒を金属キャピラリー１
３ｂに付着させる。そして最後に再度逆電圧（−１２０
０Ｖ）を印加すると、銅粒は金属キャピラリー１３ｂか
ら脱落する。

【００２１】このように、導電体製の金属キャピラリー
１３ｂと誘電体製のガラスキャピラリー１３ａとを用い
て、誘電体製のキャピラリー１３ａに強制的に帯電させ
ることによりさらに種々の試料を確実かつ再現性良く捕
捉及び脱落させることが可能になる。〔他の実施例〕（ａ）前記実施例では、金属キャピラリーとガラスキ
ャピラリーとを用いたが、金属キャピラリーを２本用い
てもよい。（ｂ）前記実施例では、試料台上に試料を載置した
が、試料台を絶縁物上に載置された金属プレートで構成
し、その上にサンプルを乗せて作業するようにしてもよ
い。この場合には、試料を所望の電位に帯電させること
ができる。（ｃ）ここで用いる顕微鏡は、金属顕微鏡、実体顕微
鏡等のどのようなものでもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るマイクロマニピュレータで
は、導電体製微小器具に対して被処理物の帯電列に応じ
て、極性が異なる２種類の電圧を選択的に印加可能であ
るので、被処理物を確実かつ再現性よく捕捉・離脱する
ことができる。また、誘電体製微小器具を導電体製微小
器具に対して接触可能に配置する場合は、導電体製微小
器具を任意の極性に帯電させることができ、導電体製微
小器具で捕捉できない被処理物も捕捉可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるマイクロマニピュレー
タの概略ブロック図。

【図２】その拡大部分図。

【図３】実施例２の動作を示す図。

【符号の説明】

３，４駆動装置５制御装置１３ａガラスキャピラリー１３ｂ金属キャピラリー１５試料１６電源装置１８直流電源１９切り換えスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小な被処理物に対して処理を施すための
導電体製微小器具と、前記微小器具に互いに異なる２つの極性の電圧を選択的
に印加する電圧印加手段と、前記微小器具を駆動するための駆動手段と、を備えたマ
イクロマニピュレータ。
【請求項２】前記導電体性微小器具と接触可能に配置さ
れた誘電体製微小器具をさらに備えた請求項１記載のマ
イクロマニピュレータ。