JPH06167656A - マイクロマニピュレータシステム - Google Patents

マイクロマニピュレータシステム

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JPH06167656A
JPH06167656A JP32056992A JP32056992A JPH06167656A JP H06167656 A JPH06167656 A JP H06167656A JP 32056992 A JP32056992 A JP 32056992A JP 32056992 A JP32056992 A JP 32056992A JP H06167656 A JPH06167656 A JP H06167656A
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movement
container
microscope
micromanipulator
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動制限設定時における微小器具の損傷を防
止する。 【構成】 マイクロマニピュレータシステムは、顕微鏡
とマイクロマニピュレータと制御部とを備えている。こ
こでは、顕微鏡における合焦位置に基づいて容器と微小
器具との相対位置関係を得、この獲得結果に基づいて、
マイクロマニピュレータによる微小器具の移動を制限す
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
タシステム、特に、容器に収納された微小試料を微小器
具で処理するためのマイクロマニピュレータシステムに
関する。
【0002】
【従来の技術】例えばシャーレ等の容器に収納された細
胞にDNA溶液の注入処理を施す場合、一方に微小針を
また他方に捕捉針を配置したマイクロマニピュレータ
と、その操作内容を観察するための顕微鏡と、操作指示
を入力するための操作パネルと、これらを制御する制御
ユニットとを備えたマイクロマニピュレータシステムが
用いられる。一般的なマイクロマニピュレータシステム
では、顕微鏡視野内で微小針や捕捉針等の微小器具を操
作パネルを用いて操作し、その映像をCRTディスプレ
イ等に表示し、表示内容を観察しながら細胞等の微小試
料に所定の処理を施すようになっている。
【0003】この種のマイクロマニピュレータシステム
では、上下移動操作中に微小器具が容器底に衝突すると
微小器具が損傷するので、容器底への衝突を防止するた
めの下限設定キーが操作パネルに配置されている。ここ
では、マイクロマニピュレータを操作して微小器具の先
端を実際に容器底に接触させ、下限設定キーを操作する
と、そのときの上下方向の位置が制御部に記憶される。
これにより、以降のマイクロマニピュレータの上下方向
の操作時には、容器底よりも下方に微小器具が移動しな
いように上下移動が制限されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
実際に微小器具を容器底に接触させて下限を設定してい
るので、この下限設定時の上下移動操作において、微小
器具を容器底に衝突させ微小器具を損傷させることが起
こり得る。本発明の目的は、移動制限設定時における微
小器具の損傷を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロマ
ニピュレータシステムは、容器に収納された微小試料を
微小器具で処理するためのものである。このシステム
は、顕微鏡とマイクロマニピュレータと相対位置獲得手
段と移動制限手段とを備えている。顕微鏡は、光学的位
置関係を変化させて焦点調整を行うための焦点調整機構
を有し、容器を保持して微小試料を観察するためのもの
である。マイクロマニピュレータは、顕微鏡の視野内で
微小器具を移動させるものである。相対位置獲得手段
は、顕微鏡における合焦位置に基づいて容器と微小器具
との相対位置関係を得るものである。移動制限手段は、
相対位置関係獲得手段での獲得結果に基づいて、マイク
ロマニピュレータによる微小器具の移動を制限するもの
である。
【0006】
【作用】本発明に係るマイクロマニピュレータシステム
では、顕微鏡における合焦位置に基づいて容器と微小器
具との相対位置関係が相対位置関係獲得手段により獲得
される。そしてその獲得結果に基づいて、移動制限手段
がマニピュレータによる微小器具の移動を制限する。
【0007】ここでは、顕微鏡における合焦位置に基づ
いて容器と微小器具との相対位置関係が得られるので、
実際に微小器具を容器底に接触させて設定を行う必要が
なくなる。したがって、移動制限設定時における微小器
具の損傷を防止できる。
【0008】
【実施例】図1に示す本発明の一実施例によるマイクロ
マニピュレータシステムは、ベース1に載置された顕微
鏡2と、顕微鏡2の両側方に配置された1対のマイクロ
マニピュレータ3,4と、顕微鏡2及びマイクロマニピ
ュレータ3,4を制御するための制御装置5とを有して
いる。
【0009】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には細胞等の微小試料が収容されるシ
ャーレ7が配置されている。操作台6の下方には対物レ
ンズ(図示せず)が配置されており、対物レンズの下端
部にはTV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方向(X,Y軸方向)及
び上下方向(Z軸方向)に駆動され得る。また、焦点を
調整するためのダイヤル37が顕微鏡2本体の側部に設
けられている。このダイヤル37の回転量は、エンコー
ダ46(図2)により検出される。
【0010】マイクロマニピュレータ3,4は、ベース
1上に載置されており、台10,11と、台10,11
上に別々に取り付けられた粗動部12,13と、粗動部
12,13上に別々に取り付けられた微動部14,15
とを有している。粗動部12,13は、パルスモータ
(図示せず)によりX,Y,Z軸方向に数〜数10μm
単位の動きを行い得る。微動部14,15は、電磁力方
式によりX,Y,Z軸方向に1μm以下の単位の動きを
行い得る。微動部14,15の顕微鏡2側端部には、微
動部14,15により駆動されるアーム16,17が設
けられている。一方のアーム16の先端には、例えばイ
ンジェクションピペット18が取り付けられている。ま
た他方のアーム17には、例えば吸着用ピペット19が
取り付けられている。両ピペット18,19には、シリ
ンジ20,21がチューブ22,23を介して別々に連
結されている。
【0011】制御装置5は、モニタ24と、操作パネル
25と、制御ユニット26とを主に有している。操作パ
ネル25には、2つのマイクロマニピュレータ3,4を
X,Y軸方向に微動させるジョイスティック27,28
と、Z軸方向に微動させる微動ダイヤル29,30と、
X,Y,Z軸方向に粗動させるカーソルキー及びアップ
ダウンキーを含む粗動キー群31,32と、各種の数値
入力に用いられるテンキー33と、後述する下限設定に
用いられる先端キー,底キー及び下限設定キーを含む各
種設定キー群35,36と、その他のキーとが設けられ
ている。
【0012】図2に示すように、制御ユニット26を構
成する制御部40は、RAM,ROM等を含むマイクロ
コンピュータからなっている。制御部40には、TVカ
メラ9と、操作パネル25と、マイクロマニピュレータ
3,4を3軸方向に駆動するとともに、その3軸方向の
位置を検出するための駆動部41,42と、各種の設定
値等を記憶するためのメモリ43と、ビデオRAM44
と、ビデオRAM44の出力とTVカメラ9の撮像画像
とをスーパーインポーズするための加算器45と、顕微
鏡2のZ軸方向の位置を検出するためのエンコーダ46
とが接続されている。加算器45にはスーパーインポー
ズした画像を表示するモニタ24が接続されている。
【0013】次に上述の実施例の動作を、図3〜図5の
制御フローチャートにしたがって説明する。プログラム
がスタートすると、図3のステップS1で初期設定を行
う。ここでは例えば、粗動部12,13及び微動部1
4,15を初期位置にセットする。また下限設定値を初
期値にセットする。ステップS2では、表示処理を行
う。
【0014】ステップS3では下限設定キーが操作され
たか否かを判断する。ステップS4ではジョイスティッ
ク27,28のいずれかが操作されたか否かを判断す
る。ステップS5では、カーソルキーのいずれかが操作
されたか否かを判断する。ステップS6では微動ダイヤ
ル29,30のいずれかが操作されたか否かを判断す
る。ステップS7では、アップダウンキーのいずれかが
操作されたか否かを判断する。
【0015】ステップS8では他のキーが操作されたか
否かを判断する。ステップS8での判断がYESの場合
にはステップS30に移行して、操作されたキーに対応
する処理を実行する。ステップS8での判断がNOの場
合にはステップS9に移行する。ステップS9ではその
他の処理を行いステップS2に戻る。ここで、下限設定
キーが操作されたと判断すると、プログラムはステップ
S3からステップS10に移行する。ステップS10で
は図4に示す下限設定処理が実行される。なお、両マニ
ピュレータ3,4に関して同様の処理が行われるので、
ここではマニピュレータ3についてのみ説明する。
【0016】まずステップS11で、モニタ24に例え
ば「微小器具の先端に焦点を合わせ、先端キーを押して
下さい」とのコメントを表示する。このコメントを見た
オペレータは、ダイヤル37を回動して例えばピペット
18の先端に焦点を合わせて先端キーを押す。ステップ
S12では先端キーが操作されるのを待っているが、先
端キーが押されるとステップS12からステップS13
に移行する。ステップS13では、エンコーダ46の回
転位置により図6に示すピペット先端の合焦位置bを読
み取る。ステップS15では下限設置用の座標値hを
「0」にリセットし初期化する。なお座標値hは上方向
を正とする。
【0017】ステップS15では、例えば「容器の底面
に焦点を合わせて、底キーを押して下さい」とのコメン
トを表示する。このコメントを見たオペレータは、ダイ
ヤル37を回動してシャーレ7の底部上面に焦点を合わ
せて底キーを押す。ステップS16では底キーが操作さ
れるのを待っているが、底キーが操作されるとステップ
S16からステップS17に移行する。ステップS17
では、エンコーダ46の回転位置により図6に示す合焦
位置aを読み取る。ステップS18では、合焦位置bか
ら合焦位置aを減算し、ピペット18の先端からシャー
レ7の底部上面までの距離に相当する減算値cを求め
る。ステップS19では、得られた減算値cが負である
か否かを判断する。得られた減算値cが負の場合には操
作ミスがあったと考えられるので、ステップS11に再
び戻る。減算値cが負ではないと判断するとこの処理を
終了する。これによりシャーレ7の底部上面がマニピュ
レータ3の下限として設定される。
【0018】図3において、ステップS4でジョイステ
ィック27,28が操作されたとすると、プログラムは
ステップS4からステップS20に移行する。ステップ
S20では、操作されたジョイスティックの操作方向に
応じて微動部14,15をX,Y軸方向に微動させる。
また、ステップS5でカーソルキーが操作されたと判断
するとステップS21に移行する。ステップS21で
は、粗動部12,13をX,Y軸方向に粗動させる。ス
テップS6で微動ダイヤル29,30が操作されたと判
断するとステップS22に移行する。ステップS22で
は、微動部14,15をZ軸方向に微動させるZ微動処
理を行う。ステップS7でアップダウンキーが操作され
たと判断するとステップS23に移行する。ステップS
23では、粗動部12,13をZ軸方向に粗動させるZ
粗動処理を行う。
【0019】これらの動作時に移動制限処理が実行され
るのであるが、以下においては、微動部14の動作を代
表させて説明する。Z微動処理では、図5のステップS
24で、微動ダイヤル29の回転方向により上方向への
移動が指示されたか否かを判断する。上方向への移動が
指示されたと判断した場合にはステップS27に移行す
る。また下方向への移動が指示されたと判断した場合に
はステップS25に移行する。
【0020】ステップS25では、現在のピペット18
の先端座標値hを読み取る。続いて、ステップS26で
は、座標値hと減算値c(シャーレ7の底部上面の位
置)との和が0より大きいか否かを判断する。つまりこ
こで、ピペット18の先端がシャーレ7の底部上面に接
触するか否かを判断する。ピペット18がシャーレ7の
底部上面に接触しない場合(ステップS26がYES)
にはステップS26からステップS27に移行する。ス
テップS27では、微動ダイヤル29の回転に応じて微
動部14をZ軸方向に微動させる。
【0021】一方、ステップS26でピペット18がシ
ャーレ7の底部上面に接触すると判断するとステップS
28に移行する。ステップS28では、下限である旨を
コメント表示する。ここでは、ステップS27の処理を
実行しないので、微動ダイヤル29による指示を無視し
て、微動を禁止したことになる。以上説明したように、
この実施例では、2つの合焦位置によりピペット先端と
シャーレ底部上面との距離を検出し、検出された距離に
基づきピペット移動範囲の下限を設定しているので、下
限設定時にピペットを上下動させる必要がなくなり、ピ
ペットの損傷を防止できる。
【0022】〔他の実施例〕 (a) 前記実施例では、微動部の動作に関してのみ下限設
定できるようにしたが、粗動部に関して下限設定できる
ようにしてもよい。 (b) ダイヤル37の回転量をエンコーダ46で読み取る
代わりに、ダイヤル37の目盛りを目視により読み取
り、その値を操作パネル25のテンキー33により入力
して距離を求める構成でもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明に係るマイクロマニピュレータシ
ステムでは、顕微鏡における合焦位置に基づき容器と微
小器具との相対位置関係を得、得られた相対位置関係に
基づいて微小器具の移動を制限しているので、移動制限
設定時に微小器具を動作させる必要がなくなる。このた
め、移動制限設定時における微小器具の損傷を防止でき
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
タシステムの斜視図。
【図2】その制御ブロック図。
【図3】その制御フローチャート。
【図4】その制御フローチャート。
【図5】その制御フローチャート。
【図6】相対位置関係を示す断面部分図。
【符号の説明】
2 顕微鏡 3,4 マイクロマニピュレータ 29,30 微動ダイヤル 35,36 設定キー群 37 ダイヤル 40 制御部 46 エンコーダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容器に収納された微小試料を微小器具で処
    理するためのマイクロマニピュレータシステムであっ
    て、 光学的位置関係を変化させて焦点調整を行うための焦点
    調整機構を有する、前記容器を保持して前記微小試料を
    観察するための顕微鏡と、 前記顕微鏡の視野内で前記微小器具を移動させるマイク
    ロマニピュレータと、 前記顕微鏡における合焦位置に基づいて前記容器と微小
    器具との相対位置関係を得る相対位置関係獲得手段と、 前記相対位置関係獲得手段での獲得結果に基づいて、前
    記マイクロマニピュレータによる前記微小器具の移動を
    制限する移動制限手段と、を備えたマイクロマニピュレ
    ータシステム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07287172A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Shimadzu Corp マイクロマニピュレータシステム
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