JPH09211338A - マニピュレータ装置 - Google Patents
マニピュレータ装置Info
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- JPH09211338A JPH09211338A JP1380896A JP1380896A JPH09211338A JP H09211338 A JPH09211338 A JP H09211338A JP 1380896 A JP1380896 A JP 1380896A JP 1380896 A JP1380896 A JP 1380896A JP H09211338 A JPH09211338 A JP H09211338A
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- micromanipulator
- subject
- manipulator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】デジタル情報化した顕微鏡画像を有効に利用
し、マイクロマニピュレータの操作を自動化して効率的
に実験等を行なう。 【解決手段】顕微鏡10の視野下で被験体17に対する微細
操作を行なうマイクロマニピュレータ16を有したマニピ
ュレータ装置において、顕微鏡10による被験体17を含む
画像を撮影する撮像部11と、撮像部11で得た画像を任意
分割数にてマトリクス状に分割し、各マトリクス区画の
コントラスト強度の相違によって該視野下での被験体17
の座標位置及び形状を演算する自動認識部12ｂと、この
自動認識部12ｂで得た該視野下での被験体17の座標位置
及び形状と入力指示された上記マイクロマニピュレータ
16の移動内容とから上記マニピュレータ16に対する操作
信号を生成する制御部12ａと、この制御部12ａで生成さ
れた操作信号に応じてマイクロマニピュレータ16を駆動
するマニピュレータコントローラ14とを備える。
し、マイクロマニピュレータの操作を自動化して効率的
に実験等を行なう。 【解決手段】顕微鏡10の視野下で被験体17に対する微細
操作を行なうマイクロマニピュレータ16を有したマニピ
ュレータ装置において、顕微鏡10による被験体17を含む
画像を撮影する撮像部11と、撮像部11で得た画像を任意
分割数にてマトリクス状に分割し、各マトリクス区画の
コントラスト強度の相違によって該視野下での被験体17
の座標位置及び形状を演算する自動認識部12ｂと、この
自動認識部12ｂで得た該視野下での被験体17の座標位置
及び形状と入力指示された上記マイクロマニピュレータ
16の移動内容とから上記マニピュレータ16に対する操作
信号を生成する制御部12ａと、この制御部12ａで生成さ
れた操作信号に応じてマイクロマニピュレータ16を駆動
するマニピュレータコントローラ14とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡の周辺
機器に係り、詳細には光学顕微鏡下で行なう細胞操作等
に用いるマイクロマニピュレータを有したマニピュレー
タ装置に関する。
機器に係り、詳細には光学顕微鏡下で行なう細胞操作等
に用いるマイクロマニピュレータを有したマニピュレー
タ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光学顕微鏡とマイクロマニピ
ュレータを用いることで、例えば人やマウスの卵細胞に
精子をインジェクションし、あるいは神経細胞にガラス
電極を密着させてチャンネルと呼ばれる部位から出るイ
オン電流信号を測定するなどの実験が広く行なわれてい
た。そして、この種の実験は近年ますます複雑且つ高度
なものとなる傾向にある。
ュレータを用いることで、例えば人やマウスの卵細胞に
精子をインジェクションし、あるいは神経細胞にガラス
電極を密着させてチャンネルと呼ばれる部位から出るイ
オン電流信号を測定するなどの実験が広く行なわれてい
た。そして、この種の実験は近年ますます複雑且つ高度
なものとなる傾向にある。
【０００３】一方、近年の電子技術の高まりに伴ない、
特開平２−３１１６０号や特開平６−３４２１２１号に
示されるように、顕微鏡の画像を撮像装置により得て、
その画像に基づいて電動駆動によるマイクロマニピュレ
ータの操作を指示するようなシステム構成を有するもの
が開発されている。
特開平２−３１１６０号や特開平６−３４２１２１号に
示されるように、顕微鏡の画像を撮像装置により得て、
その画像に基づいて電動駆動によるマイクロマニピュレ
ータの操作を指示するようなシステム構成を有するもの
が開発されている。
【０００４】図６は特開平２−３１１６０号に示されて
いる概念構成を示すものであり、光学顕微鏡１に対して
マイクロマニピュレータである駆動装置２と撮像手段３
とを取付け、光学顕微鏡１とは離れた場所にある表示手
段４で撮像手段３より得た顕微鏡画像を見ながら、操作
信号供給手段５，６により駆動装置２を遠隔操作する構
成となっている。この場合、操作信号供給手段５，６で
の各操作信号は指標情報供給手段７によって同時に上記
表示手段４に表示され、現在の操作状況がわかるように
なっている。
いる概念構成を示すものであり、光学顕微鏡１に対して
マイクロマニピュレータである駆動装置２と撮像手段３
とを取付け、光学顕微鏡１とは離れた場所にある表示手
段４で撮像手段３より得た顕微鏡画像を見ながら、操作
信号供給手段５，６により駆動装置２を遠隔操作する構
成となっている。この場合、操作信号供給手段５，６で
の各操作信号は指標情報供給手段７によって同時に上記
表示手段４に表示され、現在の操作状況がわかるように
なっている。
【０００５】このような構成を採ることにより、例えば
人体に有害な放射線下での実験等、特殊な環境下での実
験を行なうことが可能となるものである。
人体に有害な放射線下での実験等、特殊な環境下での実
験を行なうことが可能となるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の電動駆動によるマイクロマニピュレータの操作を
指示するようなシステム構成では、表示手段４に表示さ
れた顕微鏡画像を見ながら操作信号供給手段５，６によ
りマイクロマニピュレータである駆動装置２を操作駆動
しているという点で、直接光学顕微鏡１を見ながら駆動
装置２を操作駆動する場合と本質的には同様の操作を行
なっており、撮像手段３によってデジタル情報とされた
顕微鏡画像を基に電動のマイクロマニピュレータを操作
するというメリットはなんら活かされていない。
従来の電動駆動によるマイクロマニピュレータの操作を
指示するようなシステム構成では、表示手段４に表示さ
れた顕微鏡画像を見ながら操作信号供給手段５，６によ
りマイクロマニピュレータである駆動装置２を操作駆動
しているという点で、直接光学顕微鏡１を見ながら駆動
装置２を操作駆動する場合と本質的には同様の操作を行
なっており、撮像手段３によってデジタル情報とされた
顕微鏡画像を基に電動のマイクロマニピュレータを操作
するというメリットはなんら活かされていない。
【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、デジタル情報化し
た顕微鏡画像を有効に利用し、マイクロマニピュレータ
の操作を自動化して効率的に実験等を行なうことが可能
なマニピュレータ装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、デジタル情報化し
た顕微鏡画像を有効に利用し、マイクロマニピュレータ
の操作を自動化して効率的に実験等を行なうことが可能
なマニピュレータ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
顕微鏡の視野下で被験体に対する微細操作を行なうマイ
クロマニピュレータを有したマニピュレータ装置におい
て、上記顕微鏡による被験体を含む画像を撮影する撮像
手段と、上記被験体に対する上記マイクロマニピュレー
タの移動内容を入力する入力手段と、上記撮像手段で得
た画像を任意の分割数にてマトリクス状に分割し、各マ
トリクス区画のコントラスト強度の相違によって上記顕
微鏡の視野下での上記被験体の座標位置及び形状を演算
する演算手段と、この演算手段で得た上記顕微鏡の視野
下での上記被験体の座標位置及び形状と上記入力手段に
よる移動内容とから上記マニピュレータに対する操作信
号を生成する制御手段と、この制御手段で生成された操
作信号に応じて上記マイクロマニピュレータを駆動する
駆動手段とを具備したものである。
顕微鏡の視野下で被験体に対する微細操作を行なうマイ
クロマニピュレータを有したマニピュレータ装置におい
て、上記顕微鏡による被験体を含む画像を撮影する撮像
手段と、上記被験体に対する上記マイクロマニピュレー
タの移動内容を入力する入力手段と、上記撮像手段で得
た画像を任意の分割数にてマトリクス状に分割し、各マ
トリクス区画のコントラスト強度の相違によって上記顕
微鏡の視野下での上記被験体の座標位置及び形状を演算
する演算手段と、この演算手段で得た上記顕微鏡の視野
下での上記被験体の座標位置及び形状と上記入力手段に
よる移動内容とから上記マニピュレータに対する操作信
号を生成する制御手段と、この制御手段で生成された操
作信号に応じて上記マイクロマニピュレータを駆動する
駆動手段とを具備したものである。
【０００９】このような構成とした結果、顕微鏡視野下
での被験体の座標位置及び形状を自動的に算出してマイ
クロマニピュレータを駆動することができるため、デジ
タル情報化した顕微鏡画像を有効に利用して効率的に実
験等を行なうことが可能となる。
での被験体の座標位置及び形状を自動的に算出してマイ
クロマニピュレータを駆動することができるため、デジ
タル情報化した顕微鏡画像を有効に利用して効率的に実
験等を行なうことが可能となる。
【００１０】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記演算手段はさらに上記顕微鏡の視
野下での上記被験体の中心座標位置をも算出し、上記制
御手段は入力手段で入力された移動内容と上記演算手段
で得た上記被験体の中心座標位置に応じて上記マイクロ
マニピュレータに対する操作信号を生成するものであ
る。
の発明において、上記演算手段はさらに上記顕微鏡の視
野下での上記被験体の中心座標位置をも算出し、上記制
御手段は入力手段で入力された移動内容と上記演算手段
で得た上記被験体の中心座標位置に応じて上記マイクロ
マニピュレータに対する操作信号を生成するものであ
る。
【００１１】このような構成とした結果、上記請求項１
記載の発明の作用に加えて、顕微鏡視野下での被験体の
外形だけではなくその中心位置までも正確に認識して実
験を行なうことができるため、マイクロマニピュレータ
による被験体の操作をより正確に行なうことができ、実
施可能な実験の選択範囲を広げることができる。
記載の発明の作用に加えて、顕微鏡視野下での被験体の
外形だけではなくその中心位置までも正確に認識して実
験を行なうことができるため、マイクロマニピュレータ
による被験体の操作をより正確に行なうことができ、実
施可能な実験の選択範囲を広げることができる。
【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記顕微鏡は対物レンズの選択により
拡大倍率を可変可能であり、上記制御手段は上記顕微鏡
の対物レンズの選択による拡大倍率の変更をも考慮して
上記マニピュレータに対する操作信号を生成するもので
ある。
の発明において、上記顕微鏡は対物レンズの選択により
拡大倍率を可変可能であり、上記制御手段は上記顕微鏡
の対物レンズの選択による拡大倍率の変更をも考慮して
上記マニピュレータに対する操作信号を生成するもので
ある。
【００１３】このような構成とした結果、上記請求項１
記載の発明の作用に加えて、上記顕微鏡に複数の対物レ
ンズがある場合であっても、その時点で選択している対
物レンズの倍率に応じて常に正確なマイクロマニピュレ
ータに対する操作信号を生成することができる。
記載の発明の作用に加えて、上記顕微鏡に複数の対物レ
ンズがある場合であっても、その時点で選択している対
物レンズの倍率に応じて常に正確なマイクロマニピュレ
ータに対する操作信号を生成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態に係
るマニピュレータ装置を図面を参照して説明する。
るマニピュレータ装置を図面を参照して説明する。
【００１５】図１は装置全体のシステム構成を示すもの
で、１０は被験体１７を載置した光学顕微鏡であり、被
験体１７の下部に図示しない対物レンズを有するもの
で、この対物レンズを含む光学顕微鏡１０で被験体１７
の画像を光学的にリレーしてＣＣＤを含む撮像部１１に
投影することにより、被験体１７の顕微鏡画像が光学顕
微鏡１０にセットされた撮像部１１により撮像されるよ
うになっている。
で、１０は被験体１７を載置した光学顕微鏡であり、被
験体１７の下部に図示しない対物レンズを有するもの
で、この対物レンズを含む光学顕微鏡１０で被験体１７
の画像を光学的にリレーしてＣＣＤを含む撮像部１１に
投影することにより、被験体１７の顕微鏡画像が光学顕
微鏡１０にセットされた撮像部１１により撮像されるよ
うになっている。
【００１６】この撮像部１１により撮像された顕微鏡画
像は、デジタル値の画像情報とされた後に例えばパーソ
ナルコンピュータでなる演算部１２に供給され、この演
算部１２からＣＲＴモニタディスプレイ等でなる表示部
１３で表示される。
像は、デジタル値の画像情報とされた後に例えばパーソ
ナルコンピュータでなる演算部１２に供給され、この演
算部１２からＣＲＴモニタディスプレイ等でなる表示部
１３で表示される。
【００１７】また演算部１２は、後述する演算処理内容
により顕微鏡画像の視野下における被験体１７の座標位
置と形状、さらには中心の座標位置を認識し、認識した
結果とキーボード等で入力した被験体１７に対する後述
するマイクロマニピュレータ１６への移動指示等から、
該マイクロマニピュレータ１６に対する操作信号を生成
して、ＧＰ−ＩＦあるいはＲＳ−２３２Ｃ等のインタフ
ェイスを介してマニピュレータコントローラ１４へ供給
する。
により顕微鏡画像の視野下における被験体１７の座標位
置と形状、さらには中心の座標位置を認識し、認識した
結果とキーボード等で入力した被験体１７に対する後述
するマイクロマニピュレータ１６への移動指示等から、
該マイクロマニピュレータ１６に対する操作信号を生成
して、ＧＰ−ＩＦあるいはＲＳ−２３２Ｃ等のインタフ
ェイスを介してマニピュレータコントローラ１４へ供給
する。
【００１８】このマニピュレータコントローラ１４には
また、手動によるマニピュレータ操作部１５からの操作
信号、あるいは手動のキーボード操作による演算部１２
からの座標位置入力の操作信号が入力されるもので、マ
ニピュレータコントローラ１４では演算部１２、マニピ
ュレータ操作部１５のいずれかからの操作信号を選択し
てマイクロマニピュレータ１６を駆動制御することによ
り、マイクロマニピュレータ１６が光学顕微鏡１０にセ
ットされている被験体１７に対して所望の操作を行なう
ものである。
また、手動によるマニピュレータ操作部１５からの操作
信号、あるいは手動のキーボード操作による演算部１２
からの座標位置入力の操作信号が入力されるもので、マ
ニピュレータコントローラ１４では演算部１２、マニピ
ュレータ操作部１５のいずれかからの操作信号を選択し
てマイクロマニピュレータ１６を駆動制御することによ
り、マイクロマニピュレータ１６が光学顕微鏡１０にセ
ットされている被験体１７に対して所望の操作を行なう
ものである。
【００１９】続く図２は上記図１のシステム構成に対応
した回路構成を示すものである。同図で、光学顕微鏡１
０における顕微鏡画像を撮像した撮像部１１によるデジ
タル値の画像情報が演算部１２に送られる。
した回路構成を示すものである。同図で、光学顕微鏡１
０における顕微鏡画像を撮像した撮像部１１によるデジ
タル値の画像情報が演算部１２に送られる。
【００２０】この演算部１２は、制御部１２ａと自動認
識部１２ｂとを有するもので、自動認識部１２ｂにはマ
イクロマニピュレータ１６の操作を自動化する自動モー
ドを動作させるための切換えスイッチを設ける。
識部１２ｂとを有するもので、自動認識部１２ｂにはマ
イクロマニピュレータ１６の操作を自動化する自動モー
ドを動作させるための切換えスイッチを設ける。
【００２１】しかるに、制御部１２ａが光学顕微鏡１０
からの顕微鏡画像を受け、表示部１３に直接出力して表
示させる一方、上記切換えスイッチにより自動モードが
設定されている際には、自動認識部１２ｂにより上記光
学顕微鏡１０から直接入力される対物レンズの倍率情報
をも考慮して顕微鏡画像の視野下における被験体１７の
座標位置と形状、さらには被験体１７の中心の座標位置
を算出、認識し、この自動認識部１２ｂで得られた結果
によりマイクロマニピュレータ１６に対する自動的な操
作信号を制御部１２ａが生成してマニピュレータコント
ローラ１４へ供給する。
からの顕微鏡画像を受け、表示部１３に直接出力して表
示させる一方、上記切換えスイッチにより自動モードが
設定されている際には、自動認識部１２ｂにより上記光
学顕微鏡１０から直接入力される対物レンズの倍率情報
をも考慮して顕微鏡画像の視野下における被験体１７の
座標位置と形状、さらには被験体１７の中心の座標位置
を算出、認識し、この自動認識部１２ｂで得られた結果
によりマイクロマニピュレータ１６に対する自動的な操
作信号を制御部１２ａが生成してマニピュレータコント
ローラ１４へ供給する。
【００２２】このマニピュレータコントローラ１４は、
選択部１４ａと駆動部１４ｂとを有し、選択部１４ａが
上記演算部１２、マニピュレータ操作部１５のいずれか
からの自動／手動による操作信号を選択して駆動部１４
ｂへ送出する。
選択部１４ａと駆動部１４ｂとを有し、選択部１４ａが
上記演算部１２、マニピュレータ操作部１５のいずれか
からの自動／手動による操作信号を選択して駆動部１４
ｂへ送出する。
【００２３】駆動部１４ｂでは、この選択部１４ａから
の操作信号に対応して実際にマイクロマニピュレータ１
６を駆動制御し、光学顕微鏡１０にセットされている被
験体１７に対する所望の操作を行なわせる。
の操作信号に対応して実際にマイクロマニピュレータ１
６を駆動制御し、光学顕微鏡１０にセットされている被
験体１７に対する所望の操作を行なわせる。
【００２４】次に上記実施の形態の動作について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２５】図３は撮像部１１により得られた光学顕微
鏡１０の視野下における被験体１７の画像を簡略化して
例示するもので、ここでは便宜上、説明を簡易なものと
するために該画像を正方形とし、被験体１７の形状を円
形とする。撮像部１１の撮像したこの画像が、例えば図
示する如く縦（ｙ方向）２０ドット×横（ｘ方向）２０
ドット、計４００ドットのマトリクス区画に分割されて
得られた場合、被験体１７に該当するドットは図中にハ
ッチングで示す部分となる。
鏡１０の視野下における被験体１７の画像を簡略化して
例示するもので、ここでは便宜上、説明を簡易なものと
するために該画像を正方形とし、被験体１７の形状を円
形とする。撮像部１１の撮像したこの画像が、例えば図
示する如く縦（ｙ方向）２０ドット×横（ｘ方向）２０
ドット、計４００ドットのマトリクス区画に分割されて
得られた場合、被験体１７に該当するドットは図中にハ
ッチングで示す部分となる。
【００２６】図４はこのような画像を受けた演算部１２
の自動認識部１２ｂによる認識処理の内容を示すもので
あり、その当初には、まずマトリクス区画Ｃｉｊ（ｉ＝
１〜２０，Ｊ＝１〜２０でＣｉｊはドット座標（ｘｉ，
ｙｊ）を表わすものとする）を分割した後（ステップＳ
０１）、各マトリクス区画Ｃｉｊにおけるコントラスト
平均をそれぞれ計算する（ステップＳ０２）。
の自動認識部１２ｂによる認識処理の内容を示すもので
あり、その当初には、まずマトリクス区画Ｃｉｊ（ｉ＝
１〜２０，Ｊ＝１〜２０でＣｉｊはドット座標（ｘｉ，
ｙｊ）を表わすものとする）を分割した後（ステップＳ
０１）、各マトリクス区画Ｃｉｊにおけるコントラスト
平均をそれぞれ計算する（ステップＳ０２）。
【００２７】この場合、被験体１７がまったく存在して
いないマトリクス区画では、以下なる検境法によっても
フラットな値のコントラストを有する一方、被験体１７
が存在しているマトリクス区画では高低いずれかのコン
トラスト値となっている。
いないマトリクス区画では、以下なる検境法によっても
フラットな値のコントラストを有する一方、被験体１７
が存在しているマトリクス区画では高低いずれかのコン
トラスト値となっている。
【００２８】その後、全マトリクス区画のコントラスト
値の平均値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」を計算する（ステッ
プＳ０３）。被験体１７の存在しているマトリクス区画
のコントラスト値の高低が平均化されるため、結果的に
上記平均値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」は被験体１７が存在
していないマトリクス区画のコントラスト値に近い値と
なる。
値の平均値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」を計算する（ステッ
プＳ０３）。被験体１７の存在しているマトリクス区画
のコントラスト値の高低が平均化されるため、結果的に
上記平均値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」は被験体１７が存在
していないマトリクス区画のコントラスト値に近い値と
なる。
【００２９】次に、計算で得た上記コントラストの平均
値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」を各マトリクス区画Ｃｉｊの
コントラスト値とを比較し、判定条件 Ｃｉｊ＞ｋ1 ・Ａｖ（ΣΣＣｉｊ） （但しｋ1 ＞
１）、又は Ｃｉｊ＜ｋ2 ・Ａｖ（ΣΣＣｉｊ） （但しｋ2 ＜
１）、 のいずれかを満たすか否かにより、当該マトリクス区画
Ｃｉｊにおける被験体１７の有無を判定する（ステップ
Ｓ０４）。上記条件中の定数ｋ1 ，ｋ2 はいずれも実験
あるいはシミュレーション計算によって求める。
値「Ａｖ（ΣΣＣｉｊ）」を各マトリクス区画Ｃｉｊの
コントラスト値とを比較し、判定条件 Ｃｉｊ＞ｋ1 ・Ａｖ（ΣΣＣｉｊ） （但しｋ1 ＞
１）、又は Ｃｉｊ＜ｋ2 ・Ａｖ（ΣΣＣｉｊ） （但しｋ2 ＜
１）、 のいずれかを満たすか否かにより、当該マトリクス区画
Ｃｉｊにおける被験体１７の有無を判定する（ステップ
Ｓ０４）。上記条件中の定数ｋ1 ，ｋ2 はいずれも実験
あるいはシミュレーション計算によって求める。
【００３０】上記条件を満たすマトリクス区画を被験体
１７が存在する区画、満たさないマトリクス区画を被験
体１７が存在しない区画として認識する（ステップＳ０
５，Ｓ１１）。
１７が存在する区画、満たさないマトリクス区画を被験
体１７が存在しない区画として認識する（ステップＳ０
５，Ｓ１１）。
【００３１】その後、演算式 Ｍａｘ ｉ＝Ｍａｘ（Ｃｉｊ） Ｍｉｎ ｉ＝Ｍｉｎ（Ｃｉｊ） Ｍａｘ ｊ＝Ｍａｘ（Ｃｉｊ） Ｍｉｎ ｊ＝Ｍｉｎ（Ｃｉｊ） に従って横方向のｘ座標とｙ座標とでそれぞれ被験体１
７が存在するマトリクス区画の最大値、最小値を求める
（ステップＳ０６）。
７が存在するマトリクス区画の最大値、最小値を求める
（ステップＳ０６）。
【００３２】その上で、演算式 Ｉ＝Ｉｎｔ｛（Ｍａｘ ｉ＋Ｍｉｎ ｉ）／２｝ Ｊ＝Ｉｎｔ｛（Ｍａｘ ｊ＋Ｍｉｎ ｊ）／２｝ （但し、Ｉｎｔ｛Ｘ｝は数値Ｘを四捨五入して整数化す
る丸め演算。）を求め（ステップＳ０７）、 （Ｃｍａｘ ｉ，Ｊ）（Ｃｍｉｎ ｉ，Ｊ） （ＣＩ，ｍａｘ ｊ）（ＣＩ，ｍｉｎ ｊ） の４つのマトリクス区画を被験体１７の外周区画と定義
する（ステップＳ０８）。
る丸め演算。）を求め（ステップＳ０７）、 （Ｃｍａｘ ｉ，Ｊ）（Ｃｍｉｎ ｉ，Ｊ） （ＣＩ，ｍａｘ ｊ）（ＣＩ，ｍｉｎ ｊ） の４つのマトリクス区画を被験体１７の外周区画と定義
する（ステップＳ０８）。
【００３３】次に、楕円を定義する方程式 ((ｘ−ｘ0 ）2 ／ａ2 ）＋((ｙ−ｙ0 ）2 ／ｂ2 ）＝１ （但し、座標（ｘ0 ，ｙ0 ）は楕円の中心座標。）の式
中のｘ，ｙに上述した４点を代入することで座標（ｘ0
，ｙ0 ）と係数ａ，ｂを算出する（ステップＳ０９，
Ｓ１０）。
中のｘ，ｙに上述した４点を代入することで座標（ｘ0
，ｙ0 ）と係数ａ，ｂを算出する（ステップＳ０９，
Ｓ１０）。
【００３４】ちなみに、上記図２においては（ｘ6 ，ｙ
10）（ｘ16，ｙ10）（ｘ10，ｙ6 ）（ｘ10，ｙ16）の４
区画が外周区画として選択され、上述の演算式により ｘ0 ＝11， ｙ0 ＝11， ａ2 ＝ｂ2 ＝50 となる。すなわち上記図２では、被験体１７が（ｘ11，
ｙ11）を中心とする円状であると認識されたことにな
る。
10）（ｘ16，ｙ10）（ｘ10，ｙ6 ）（ｘ10，ｙ16）の４
区画が外周区画として選択され、上述の演算式により ｘ0 ＝11， ｙ0 ＝11， ａ2 ＝ｂ2 ＝50 となる。すなわち上記図２では、被験体１７が（ｘ11，
ｙ11）を中心とする円状であると認識されたことにな
る。
【００３５】なお、上記図２では、画像の分割数をｘｙ
方向それぞれ２０とし、被験体１７が円形状であるもの
として説明したが、これらは便宜上用いただけのもので
あり、より多くの分割数で楕円形、その他の形状による
被験体１７の存在を認識することも可能である。
方向それぞれ２０とし、被験体１７が円形状であるもの
として説明したが、これらは便宜上用いただけのもので
あり、より多くの分割数で楕円形、その他の形状による
被験体１７の存在を認識することも可能である。
【００３６】この場合、分割数を増加したほうが被験体
１７の形状認識に関する精度を上げることができる反
面、演算に要する時間も増大することとなるので、最初
はあえて分割数を少なく設定した状態で被験体１７の存
在する座標位置、形状を大まかに認識した後、必要な区
画だけを切出して多数の区画に再度分割し、被験体１７
の存在する座標位置及び形状を詳細に演算することで、
演算に要する時間を短縮しながら高精度の認識を行なう
ことが可能となる。
１７の形状認識に関する精度を上げることができる反
面、演算に要する時間も増大することとなるので、最初
はあえて分割数を少なく設定した状態で被験体１７の存
在する座標位置、形状を大まかに認識した後、必要な区
画だけを切出して多数の区画に再度分割し、被験体１７
の存在する座標位置及び形状を詳細に演算することで、
演算に要する時間を短縮しながら高精度の認識を行なう
ことが可能となる。
【００３７】次いで、こうして自動認識部１２ｂで得た
顕微鏡画像の視野下における被験体１７の座標位置と形
状、中心の座標位置を用い、パーソナルコンピュータで
ある演算部１２のキーボード等で被験体１７の中心位置
へのマイクロマニピュレータ１６の移動を指示すること
で、制御部１２ａが光学顕微鏡１０からの対物レンズの
倍率情報も考慮した上でマニピュレータコントローラ１
４の選択部１４ａに対してマイクロマニピュレータ１６
の操作信号を作成して送出する場合について説明する。
顕微鏡画像の視野下における被験体１７の座標位置と形
状、中心の座標位置を用い、パーソナルコンピュータで
ある演算部１２のキーボード等で被験体１７の中心位置
へのマイクロマニピュレータ１６の移動を指示すること
で、制御部１２ａが光学顕微鏡１０からの対物レンズの
倍率情報も考慮した上でマニピュレータコントローラ１
４の選択部１４ａに対してマイクロマニピュレータ１６
の操作信号を作成して送出する場合について説明する。
【００３８】図５はマイクロマニピュレータ１６の先端
に操作針１６ａを設け、この操作針により被験体１７で
ある細胞の中心座標Ｓ（ｘ0 ，ｙ0 ）に刺入する場合の
顕微鏡画像の視野を例示するものである。この場合、ま
ず予め視野中心位置Ｏ（すなわち光軸）に操作針１６ａ
の先端が位置するようにマニピュレータ操作部１５で手
動操作して移動させておく。
に操作針１６ａを設け、この操作針により被験体１７で
ある細胞の中心座標Ｓ（ｘ0 ，ｙ0 ）に刺入する場合の
顕微鏡画像の視野を例示するものである。この場合、ま
ず予め視野中心位置Ｏ（すなわち光軸）に操作針１６ａ
の先端が位置するようにマニピュレータ操作部１５で手
動操作して移動させておく。
【００３９】このマイクロマニピュレータによる操作信
号がマニピュレータコントローラ１４の選択部１４ａに
より選択され、駆動部１４ｂによりマイクロマニピュレ
ータ１６が駆動制御されて上記図５に示した状態となっ
た時点で、演算部１２の自動認識部１２ｂは被験体１７
を含む撮像部１１からの画像を取込んで上述した演算知
りによる被験体１７の中心座標Ｓ（ｘ0 ，ｙ0 ）を求め
る。図５では、被験体１７のＳ点が中心座標に相当する
ものとする。なお、この中心座標を画像上に加えて表示
部１３に表示させるものとしてもよい。
号がマニピュレータコントローラ１４の選択部１４ａに
より選択され、駆動部１４ｂによりマイクロマニピュレ
ータ１６が駆動制御されて上記図５に示した状態となっ
た時点で、演算部１２の自動認識部１２ｂは被験体１７
を含む撮像部１１からの画像を取込んで上述した演算知
りによる被験体１７の中心座標Ｓ（ｘ0 ，ｙ0 ）を求め
る。図５では、被験体１７のＳ点が中心座標に相当する
ものとする。なお、この中心座標を画像上に加えて表示
部１３に表示させるものとしてもよい。
【００４０】被験体１７の中心座標Ｓを認識した後、制
御部１２ａ内で操作信号が生成されてマニピュレータコ
ントローラ１４の選択部１４ａを介して駆動部１４ｂに
送られ、マイクロマニピュレータ１６が制御される。
御部１２ａ内で操作信号が生成されてマニピュレータコ
ントローラ１４の選択部１４ａを介して駆動部１４ｂに
送られ、マイクロマニピュレータ１６が制御される。
【００４１】この場合、マイクロマニピュレータの操作
針１６ａは最初に光軸位置Ｏに置かれているので、上記
Ｓ点の座標を（ｘs ，ｙs ）と認識し、その差分がマイ
クロマニピュレータ１６に対する移動量として操作信号
が生成され、マイクロマニピュレータ１６の操作針１６
ａの選択はその操作信号により被験体１７の中心位置で
あるＳ点まで自動的に移動制御されるものである。
針１６ａは最初に光軸位置Ｏに置かれているので、上記
Ｓ点の座標を（ｘs ，ｙs ）と認識し、その差分がマイ
クロマニピュレータ１６に対する移動量として操作信号
が生成され、マイクロマニピュレータ１６の操作針１６
ａの選択はその操作信号により被験体１７の中心位置で
あるＳ点まで自動的に移動制御されるものである。
【００４２】なお、光学顕微鏡１０から演算部１２の制
御部１２ａに対して対物レンズの倍率情報を送出するこ
とにより、そのときに使用している対物レンズの倍率に
応じて異なる係数を乗じた移動量の操作信号をマイクロ
マニピュレータ１６に対して送出させることができる。
すなわち、光学顕微鏡１０の対物レンズが固定の場合に
は、マイクロマニピュレータ１６の移動量は初期の係数
設定のままでよいが、対物レンズが複数あってこれを切
換変更した場合には、その都度、倍率情報が制御部１２
ａに送出されることにより、その変更に対応した係数が
算出された移動量に乗じられるものである。このよう
に、光学顕微鏡１０からの対物レンズの倍率情報をも考
慮してマイクロマニピュレータ１６に対する操作信号を
生成するため、光学顕微鏡１０の対物レンズの倍率が変
わった場合でも常に自動的に最適な移動量に基づいた操
作信号をマイクロマニピュレータ１６に送出することが
できる。
御部１２ａに対して対物レンズの倍率情報を送出するこ
とにより、そのときに使用している対物レンズの倍率に
応じて異なる係数を乗じた移動量の操作信号をマイクロ
マニピュレータ１６に対して送出させることができる。
すなわち、光学顕微鏡１０の対物レンズが固定の場合に
は、マイクロマニピュレータ１６の移動量は初期の係数
設定のままでよいが、対物レンズが複数あってこれを切
換変更した場合には、その都度、倍率情報が制御部１２
ａに送出されることにより、その変更に対応した係数が
算出された移動量に乗じられるものである。このよう
に、光学顕微鏡１０からの対物レンズの倍率情報をも考
慮してマイクロマニピュレータ１６に対する操作信号を
生成するため、光学顕微鏡１０の対物レンズの倍率が変
わった場合でも常に自動的に最適な移動量に基づいた操
作信号をマイクロマニピュレータ１６に送出することが
できる。
【００４３】また、被験体１７の中心座標位置に対して
マイクロマニピュレータ１６の操作針１６ａを正確に移
動させることができるため、例えば被験体１７としての
卵細胞に精子をインジェクションさせるような実験等で
特に好適となる。
マイクロマニピュレータ１６の操作針１６ａを正確に移
動させることができるため、例えば被験体１７としての
卵細胞に精子をインジェクションさせるような実験等で
特に好適となる。
【００４４】その他、パッチクランプを行なう場合に
は、上述の手段により認識された被験体１７としての細
胞の外周に電極としての操作針１６ａを接触させ、その
電流値を検出させることも可能である。
は、上述の手段により認識された被験体１７としての細
胞の外周に電極としての操作針１６ａを接触させ、その
電流値を検出させることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上に述べた如く本発明によれば、デジ
タル情報化した顕微鏡画像を有効に利用し、マイクロマ
ニピュレータの操作を少なくとも部分的に自動化して効
率的に実験等を行なうことが可能なマニピュレータ装置
を提供することができる。
タル情報化した顕微鏡画像を有効に利用し、マイクロマ
ニピュレータの操作を少なくとも部分的に自動化して効
率的に実験等を行なうことが可能なマニピュレータ装置
を提供することができる。
【図１】本発明の実施の一形態に係るシステム構成を示
す図。
す図。
【図２】同実施の形態に係る回路構成を示すブロック
図。
図。
【図３】同実施の形態に係る動作を説明するための図。
【図４】同実施の形態に係る動作を説明するためのフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図５】同実施の形態に係る動作を説明するための図。
【図６】従来の電動マイクロマニピュレータを用いたマ
ニピュレータ装置のシステム構成を示すブロック図。
ニピュレータ装置のシステム構成を示すブロック図。
１…光学顕微鏡 ２…駆動装置 ３…撮像手段 ４…表示手段 ５，６…操作信号供給手段 ７…指標情報供給手段 １０…光学顕微鏡 １１…撮像部 １２…演算部 １２ａ…制御部 １２ｂ…自動認識部 １３…表示部 １４…マニピュレータコントローラ １４ａ…選択部 １４ｂ…駆動部 １５…マニピュレータ操作部 １６…マイクロマニピュレータ １６ａ…操作針 １７…被験体
Claims (3)
- 【請求項１】 顕微鏡の視野下で被験体に対する微細操
作を行なうマイクロマニピュレータを有したマニピュレ
ータ装置において、 上記顕微鏡による被験体を含む画像を撮影する撮像手段
と、 上記被験体に対する上記マイクロマニピュレータの移動
内容を入力する入力手段と、 上記撮像手段で得た画像を任意の分割数にてマトリクス
状に分割し、各マトリクス区画のコントラスト強度の相
違によって上記顕微鏡の視野下での上記被験体の座標位
置及び形状を演算する演算手段と、 この演算手段で得た上記顕微鏡の視野下での上記被験体
の座標位置及び形状と上記入力手段による移動内容とか
ら上記マニピュレータに対する操作信号を生成する制御
手段と、 この制御手段で生成された操作信号に応じて上記マイク
ロマニピュレータを駆動する駆動手段とを具備したこと
を特徴とするマニピュレータ装置。 - 【請求項２】 上記演算手段はさらに上記顕微鏡の視野
下での上記被験体の中心座標位置をも算出し、 上記制御手段は入力手段で入力された移動内容と上記演
算手段で得た上記被験体の中心座標位置に応じて上記マ
イクロマニピュレータに対する操作信号を生成すること
を特徴とする請求項１記載のマニピュレータ装置。 - 【請求項３】 上記顕微鏡は対物レンズの選択により拡
大倍率を可変可能であり、 上記制御手段は上記顕微鏡の対物レンズの選択による拡
大倍率の変更をも考慮して上記マニピュレータに対する
操作信号を生成することを特徴とする請求項１記載のマ
ニピュレータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1380896A JPH09211338A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | マニピュレータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1380896A JPH09211338A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | マニピュレータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211338A true JPH09211338A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11843581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1380896A Pending JPH09211338A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | マニピュレータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09211338A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7098620B2 (en) | 2003-03-31 | 2006-08-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Minute object manipulating apparatus |
| JP2006251560A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Olympus Corp | マイクロマニピュレータシステム、プログラム、及び標本操作方法 |
| JP2006251559A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Olympus Corp | マイクロマニピュレータシステム、プログラム、及び結果確認支援方法 |
| US7408704B2 (en) | 2001-07-27 | 2008-08-05 | Eppendorf Ag | Device for optically controlled micro-manipulation of biological specimens |
| US11897705B2 (en) | 2020-04-24 | 2024-02-13 | Seiko Epson Corporation | Workpiece processing method |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1380896A patent/JPH09211338A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7408704B2 (en) | 2001-07-27 | 2008-08-05 | Eppendorf Ag | Device for optically controlled micro-manipulation of biological specimens |
| US7098620B2 (en) | 2003-03-31 | 2006-08-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Minute object manipulating apparatus |
| JP2006251560A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Olympus Corp | マイクロマニピュレータシステム、プログラム、及び標本操作方法 |
| JP2006251559A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Olympus Corp | マイクロマニピュレータシステム、プログラム、及び結果確認支援方法 |
| US11897705B2 (en) | 2020-04-24 | 2024-02-13 | Seiko Epson Corporation | Workpiece processing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050315 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060404 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |