JPH0522894Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、顕微鏡の視野下において微小器具を
操作して、細胞等に所定の処理を施すマイクロマ
ニピユレータにおいて、処理前に微小器具を自動
的に所望の初期位置に位置決めするための機構に
関する。

〈従来の技術〉 一般に、マイクロマニピユレータによつて細胞
等に処理を施す場合、その細胞等をスライドガラ
スやカバーガラス等で形成された操作容器内に収
容し、その操作容器内に微小器具を挿入して処理
が行われるが、この処理に当つては、細胞等と微
小器具先端の双方が顕微鏡の視野内に入つている
必要がある。

自動マイクロマニピユレータにおいては、この
条件を満足させるために、まず、処理すべき細胞
等を操作容器内に収容して顕微鏡のステージ上に
置いて焦点を合わせ、次に操作容器ごと細胞等を
顕微鏡の光軸上からはずし、その状態でステージ
上での初期位置検出器を使つて微小器具先端の鉛
直方向（ｚ方向）の位置決めと、水平方向（ｘ−
ｙ方向）の概略位置決めを行つて微小器具先端を
顕微鏡視野下に置き、その顕微鏡像の映像信号の
画像処理によりｘ−ｙ方向の精密な位置決めを行
うことにより、微小器具の初期位置設定を行う方
式が採られている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 以上のような初期位置設定方式において、微小
器具の位置決めに際して操作容器を除去するの
は、微小器具の位置決め時にその先端が操作容器
に接触して損傷するのを防ぐことと、画像処理時
に障害とならないようにするためであるが、これ
により以下のような問題が生ずる。

第４図に示すように、初期位置検出器３による
微小器具１のｚ方向の位置決めは、スライドガラ
ス２ａ等で形成されてなる操作容器２内に微小器
具１の先端が入る高さ、すなわち、顕微鏡のステ
ージ４ａ上面からのｚ方向距離が、被処理物Ｗの
ステージ４ａ上面からのｚ方向距離Ａに対してわ
ずかに大きいＡ＋αとなるよう設定される。これ
により、ステージ４ａ上に操作容器２を載せたと
きに、微小器具１の先端が操作容器２内に入つ
て、かつ、顕微鏡の焦点がほぼ合う高さに位置決
めされることになる。ところが、画像処理による
ｘ−ｙ方向の位置決め時においては、顕微鏡の対
物レンズ４ｂと微小器具１との間に操作容器２を
形成するスライドガラス２ａが介在しないので、
このスライドガラス２ａと空気との屈折率の違い
により、微小器具１に焦点が合わず、画像処理時
に微小器具１を認識できない場合がある。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は上記の問題点を解決すべくなされたも
ので、その構成を第１図に示す基本概念図を参照
しつつ説明すると、本考案は、制御信号に基づい
て微小器具１を水平方向（ｘ−ｙ方向）および鉛
直方向（ｚ方向）に駆動する駆動手段ａと、顕微
鏡４に対する微小器具１の概略位置を設定するた
めの位置検出手段ｂと、顕微鏡像の画像処理に基
づいて微小器具１先端を当該画像の内の所定部位
にまで変位させるべく駆動手段ａにｘ−ｙ方向位
置制御信号を供給するｘ−ｙ方向位置制御手段ｃ
と、被処理物の実際の処理時に顕微鏡４の対物レ
ンズと微小器具１との間に介在する物質（スライ
ドガラス等）による顕微鏡４の焦点のずれ量を記
憶する記憶手段ｄと、位置検出手段ｂを用いて設
定された微小器具１のｚ方向位置から、ｘ−ｙ方
向位置制御手段ｃによる位置制御の実行前に、一
時的に記憶手段ｄの内容に応じて微小器具１をｚ
方向に変位させるべく駆動手段ａにｚ方向位置制
御信号を供給するｚ方向位置制御手段ｅを備えた
ことによつて特徴づけられる。

〈作用〉 第４図に示すように、スライドガラス２ａをス
テージ４ａ上に載せた状態で顕微鏡４の焦点をス
テージ４ａの上面からＡの距離に合わせたとき、
このスライドガラス２ａを除去することによつ
て、顕微鏡の焦点はステージ４ａの上面から
A′の距離の点にまで変化する。ＡとA′との差Ｂ
をあらかじめ記憶手段ｄに格納しておき、位置検
出手段ｂを用いて微小器具１の位置決めを行い、
ｘ−ｙ方向位置制御手段ｃによる位置決めの前
に、このＢに基づく量だけ微小器具１をｚ方向に
変位させることにより、微小器具１に焦点を自動
的に合わせることができる。その後、微小器具１
をｚ方向に再び元の位置にまで戻しておけば、実
際の処理時にも焦点が合うことになる。

〈実施例〉 本考案の実施例を、以下、図面に基づいて説明
する。

第２図は本考案実施例の構成を示すブロツク図
である。

微小器具１は駆動機構１０に装着される。駆動
機構１０には、装着された微小器具１をそれぞれ
ｘ，ｙ，ｚ方向に駆動するための３個のパルスモ
ータを備えており、コンピユータ７から供給され
るパルス信号によつて、微小器具１をｘ，ｙ，ｚ
軸方向に独立的に顕微鏡４に対して微小駆動させ
ることができる。

顕微鏡４は倒立顕微鏡であつて、ステージ４ａ
の下方に対物レンズ４ｂが配設されている。この
顕微鏡４にはTVカメラ５が装着されており、顕
微鏡像の映像信号をＡ−Ｄ変換器６を介してコン
ピユータ７に供給することができる。

顕微鏡４のステージ４ａ上には、可倒式で不要
時には除去することのできる初期位置検出器３が
顕微鏡４の光軸から一定距離のところに配設され
ており、微小器具１の先端のｘ，ｙ，ｚ方向の位
置を検出してその出力信号をＡ−Ｄ変換器１２を
介してコンピユータ７に供給することができる。

コンピユータ７では、ROM７２に書き込まれ
た後述する初期位置検出プログラムに基づき、
CPU７１からの指令によつて、初期位置検出器
３からの位置データを入出力ポート７６から採り
込んで微小器具１のｘ，ｙ方向の概略位置決めお
よびｚ方向の位置決めを行うとともに、TVカメ
ラ５からの映像データを入出力ポート７５から採
り込んで、ｘ，ｙ方向の精密位置決めおよびｚ方
向のシフトを行うが、各位置決めに際しては出力
ポート７７ａ，７７ｂ，７７ｃからそれぞれ駆動
機構１０の各パルスモータへのｘ，ｙ，ｚ方向の
駆動パルス信号を出力する。また、TVカメラ５
からの映像データに基づいて、CRT１１の画面
上に顕微鏡像を写し出すことができる。更に、キ
ーボード７４からは、初期位置設定プログラムに
おいて使用されるｚ方向シフト量に係る情報Ｂを
入力することができ、その入力値はRAM７３内
に格納される。

次に動作を説明する。第３図はROM７２に書
き込まれた初期位置設定プログラムを示すフロー
チヤートである。

このプログラムを実行する前に、第４図に一点
鎖線で示すように、被処理物Ｗを操作容器２内に
入れてステージ４ａ上に載せ、顕微鏡４の焦点を
被処理物Ｗに合わせた後、ステージ４ａ上から操
作容器２を除去しておく。また、操作容器２の対
物レンズ４ｂ側を構成するスライドガラス２ａの
厚さＡと、前述したｚ方向シフト量に係る情報Ｂ
をキーボード７４から入力しておく。この情報Ｂ
は、スライドガラス２ａの有無による顕微鏡４の
焦点の移動量であつて、前もつて次の手法等によ
つて調査することができる。例えば、スライドガ
ラス２ａをステージ４ａ上に載せて微小器具１を
顕微鏡４の視野内に入れて焦点を合わせる。その
状態でスライドガラス２ａを除去し、顕微鏡４の
微動ダイヤルを操作して再び微小器具１に焦点を
合わせ、そのときの焦点移動量をダイヤル目盛を
読み取る等によつて把握すればよい。

さて、初期位置設定プログラムにおいては、ま
ず、微小器具１の先端を初期位置検出器３の位置
に移動する。次に、顕微鏡４の光軸に対する初期
位置検出器３のｘおよびｙ方向の配設距離をそれ
ぞれx₀およびy₀とすると、初期位置検出器３から
のデータに基づいて、微小器具１の先端を、ｘ方
向がX′＋x₀，ｙ方向がY′＋y₀、また、ｚ方向が
ステージ４ａの上面を０としてＡ＋αとなるよう
位置決め制御する。ここで、X′およびY′は、微
小器具１の先端が少くとも顕微鏡１の視野内、従
つてCRT１１の画面内に現われるべく、あらか
じめ原点に対して定められた距離である。また、
αは操作容器２をステージ４ａ上に載せた後、微
小器具１の先端をその内部に挿入する際に、スラ
イドガラス２ａに衝突させないためのクリアラン
スである。

次に、微小器具１の先端を水平面上x₀およびy₀
だけ移動して顕微鏡４の視野内に移動させると同
時に、ｚ方向にはＢ＋αだけ移動させてA′の位
置にシフトする。これにより、微小器具１の先端
は顕微鏡４の焦点が合つた状態でその画像内に収
まることになる。

この状態でTVカメラ５からの映像信号に基づ
く画像処理を行い、微小器具１の先端の水平方向
の精密位置決めを行う。その後、微小器具１を
ｘ，ｙ方向に所定距離、例えばx₀，y₀だけ後退さ
せ、更にｚ方向には再びＡ＋αとなるよう上昇さ
せる。

そして、その状態で操作容器２をステージ４ａ
上に載せた後、微小器具１の先端をその内部に挿
入すべく、ｘ方向がＸ，ｙ方向がＹとなるよう駆
動して、プログラムを終了する。

なお、以上の実施例において、スライドガラス
２ａの有無による焦点の移動量Ｂは実測によつて
求めたが、スライドガラス２ａの厚さＡとこのガ
ラスの屈折率および空気の屈折率から、演算によ
つて自動的に求めることもできる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、初期位
置検出器３による微小器具１先端の概略位置決め
後、画像処理による精密位置決めの前に、微小器
具１を、操作容器２の有無に起因する焦点の移動
量だけ自動的にシフトするので、先に被処理物Ｗ
に合わせた顕微鏡４の焦点をずらすことなく、画
像処理時には微小器具１の先端に顕微鏡４の焦点
が合つた状態となり、常に正確な画像処理による
位置決めが可能となる。また、その位置決め終了
後には操作容器２の寸法等に応じた高さにまで微
小器具１を自動的に復帰させるので、操作者は高
さ調整を一切行う必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す基本概念図、第２
図は本考案実施例の構成を示すブロツク図、第３
図はそのROM７２に書き込まれた初期位置設定
プログラムを示すフローチヤート、第４図は本考
案の作用説明図である。 １……微小器具、２……操作容器、２ａ……ス
ライドガラス、３……初期位置検出器、４……顕
微鏡、４ａ……ステージ、４ｂ……対物レンズ、
５……TVカメラ、７……コンピユータ、１０…
…駆動機構、１１……CRT。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 顕微鏡の視野下で微小器具を操作することによ
   つて細胞等の被処理物に所定の操作を施す装置に
   おいて、上記処理前に上記微小器具を自動的に初
   期位置に移動させるための機構であつて、制御信
   号に基づいて上記微小器具を水平方向（ｘ−ｙ方
   向）および鉛直方向（ｚ方向）に駆動する駆動手
   段と、上記顕微鏡に対する上記微小器具の概略位
   置を設定するための位置検出手段と、上記顕微鏡
   像の画像処理に基づいて上記微小器具先端を当該
   画像内の所定部位にまで変位させるべく上記駆動
   手段にｘ−ｙ方向位置制御信号を供給するｘ−ｙ
   方向位置制御手段と、上記被処理物の実際の処理
   時に上記顕微鏡の対物レンズと上記微小器具との
   間に介在する物質による上記顕微鏡の焦点のずれ
   量を記憶する記憶手段と、上記位置検出手段を用
   いて設定された上記微小器具のｚ方向位置から、
   上記ｘ−ｙ方向位置制御手段による位置制御の実
   行前に、一時的に上記記憶手段の内容に応じて上
   記微小器具をｚ方向に変位させるべく上記駆動手
   段にｚ方向位置制御信号を供給するｚ方向位置制
   御手段を備えたことを特徴とする、マイクロマニ
   ピユレータの初期位置設定機構。