JPH10206749A - マイクロマニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】顕微鏡の対物レンズの観察倍率の値に関係な
く、観察視野内で同じ速度で操作針を移動させることが
できるマイクロマニピュレータを得ることにある。 【解決手段】顕微鏡の視野下で操作針を使用して被検物
を微細操作するマイクロマニピュレータにおいて、前記
操作針の移動方向や移動距離などの動作内容を入力可能
であって、該動作内容に応じて動作指令信号を出力する
操作手段と、前記操作手段で生成される動作指令信号を
駆動信号に変換する割合を設定する操作感度設定手段
と、前記操作手段からの駆動指令信号に対して前記操作
感度設定手段で設定された割合で駆動信号を発生する制
御手段と、前記制御手段からの駆動信号に応じて前記操
作針を駆動する駆動手段を具備するマイクロマニピュレ
ータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、さらに詳しくは光学顕微鏡下で行う細胞等
の被検物を微細操作するマイクロマニピュレータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、顕微鏡の視野下においた細胞を遠
隔地点から微細操作する装置としてマイクロマニピュレ
ータが知られている。一般に、マイクロマニピュレータ
における細胞操作は操作部を介して行われるが、操作部
の操作性を改善したマイクロマニピュレータが種々提案
されている。

【０００３】図１０は、従来のマイクロマニピュレータ
の概略構成を示すもの（特開平２ー１１０４１５号公
報）で、これは操作針１を広範囲に移動させる粗動機構
２と、操作針１を精密に動作させるための微動機構３を
備えている。粗動機構２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方
向にコンピュータ制御部４のキー群５によって制御さ
れ、また微動機構３はコンピュータ制御部４のジョイス
ティック６によってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に移動
する。このように従来のマイクロマニピュレータでは粗
動機構２と微動機構３を備え、また操作手段を２種類備
えている。

【０００４】図１１は、本出願人が先に出願したマイク
ロマニピュレータの全体構成を示したもの（特開平６ー
３４２１２１号公報）である。マイクロマニピュレータ
が装備される倒立顕微鏡７には、支柱８により支持され
たサブステージ９がステージ近傍に水平に付設されてい
る。サブステージ９には、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直交座標
系を備えた可動機構１０が設けられている。

【０００５】マイクロマニピュレータの本体の構成とし
て、可動機構１０、入力手段１２（動作指令発生手段を
含む）、制御手段１３、駆動制御手段１４、アクチュエ
ータ（不図示）、操作針１から構成されている。入力手
段１２は、ジョイスティック１６、トラックボール１
７、キーボード１８、プログラムを格納したメモリ１
９、モニタ手段２０、ライトペン２１からなり、操作者
から入力される操作針１の動作内容に関する指示を電気
的な入力信号に変換するものである。

【０００６】入力手段１２を構成するジョイスティック
１６やトラックボール１７はパーソナルコンピュータ
（パソコン）２２に接続されている。パソコン２２は、
入力手段１２からの動作内容を示す入力情報を電気的な
動作指令信号に変換して制御手段１３へ出力する。

【０００７】操作針１の動作内容が入力手段１２から指
示されると、その指示された動作内容に応じた動作指令
信号が制御手段１３を介して駆動制御手段１４へ送出さ
れる。駆動制御手段１４で駆動指令信号に応じた生成さ
れた駆動信号が超音波アクチュエータ等の可動体へ印加
されることにより、入力手段１２から指示された動作内
容に対応して操作針１が移動する。

【０００８】可動機構１０は、図１２に示すように、サ
ブステージ９に固定された機構固定部２３にＸ軸方向の
Ｘ軸ガイドが形成され、Ｘステージ２４が機構固定部２
３に対してＸ軸ガイドを介してＸ軸方向へ摺動自在に保
持されている。機構固定部２３の内部には、超音波アク
チュエータ（不図示）が保持されており、超音波アクチ
ュエータに備えられた摺動部材をＸステージ２４の対向
面に所定の押圧力で直接接触させている。

【０００９】Ｘステージ２４の反対面にはＹ軸アクチュ
エータ保持部材２５が固定されている。Ｙ軸アクチュエ
ータ保持部材２５にはＹステージ２６との対向面にＹ軸
ガイドが形成されており、Ｙステージ２６がＹ軸アクチ
ュエータ保持部材２５にＹ軸ガイドを介してＹ軸方向へ
摺動自在に保持されている。アクチュエータ保持部材２
５には、機構固定部２３と同様にして超音波アクチュエ
ータが保持されており、超音波アクチュエータの摺動部
材をＹステージ２６の対向面に所定の力で接触させてい
る。Ｙステージ２６の反対面にはＬ字形をなすＬ金具２
７が固定されており、そのＬ金具２７にＺ軸アクチュエ
ータ保持部材３１が固定されている。Ｚ軸アクチュエー
タ保持部材３１はＺ軸方向にＺ軸ガイドが形成されてい
る。

【００１０】Ｚステージ２８はＺ軸アクチュエータ保持
部材３１のＺ軸ガイドを介してＺ軸方向へ摺動自在に保
持されている。Ｚ軸アクチュエータ保持部材３１には超
音波アクチュエータが保持されていて、前記各アクチュ
エータと同様にＺステージ２８をＺ軸方向へ変位させる
変位力を発生する。Ｚステージ２８の反対面には可動体
基板２９が固定されており、その可動体基板２９に形成
されたＤ軸ガイドに操作針用可動体３０がＤ軸方向へ摺
動自在に保持されている。

【００１１】可動体基板２９には、操作針用可動体３０
をＤ軸方向へ移動させるための超音波アクチュエータが
保持されている。操作針用可動体３０に操作針１がその
長手方向をＤ軸方向へ向けた状態で固定されている。Ｘ
ステージ２４，Ｙステージ２６，Ｚステージ２８及び操
作針用可動体３０の各移動量はそれぞれ対応して設けら
れた変位検出手段により常に検出され、その移動量は制
御手段１３へフィードバックされる。

【００１２】以上のような構成によって、互いに直交す
るＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能なＸス
テージ（Ｘ軸可動台）２４、Ｙステージ（Ｙ軸可動台）
２６およびＺステージ（Ｚ軸可動台）２８とから構成さ
れているため、可動機構がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸直交座
標系を構成するものとなり、操作針１の長手方向への移
動のみならず、操作針１をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３方
向へ自在に移動できるものとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来のマイ
クロマニピュレータにあっては、顕微鏡の対物レンズの
各倍率で操作針１の動きに差が生じるため、顕微鏡視野
内で操作針１の動きを視野下または視野外への素早い粗
動動作と、被検物の微操作に必要な精密な微動動作が求
められる。前述した従来の技術では、大まかな位置合わ
せを行う粗動機構と微動操作を行う微動機構とがそれぞ
れ別個の機構により構成されているため、これらの機構
が複雑になり、マイクロマニピュレータが大型化する。
また、操作においてもそれぞれの操作手段に手を差し替
える動作を伴うので、面倒になる欠点がある。

【００１４】本発明は、以上のような事情に基いてなさ
れたもので、その目的は操作手段の操作感度を設定する
ことでき、操作性が向上するマイクロマニピュレータを
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、顕微鏡の視野下で操作
針を使用して被検物を微細操作するマイクロマニピュレ
ータにおいて、前記操作針の移動方向や移動距離などの
動作内容を入力可能であって、該動作内容に応じて動作
指令信号を出力する操作手段と、前記操作手段で生成さ
れる動作指令信号を駆動信号に変換する割合を設定する
操作感度設定手段と、前記操作手段からの駆動指令信号
に対して前記操作感度設定手段で設定された割合で駆動
信号を発生する制御手段と、前記制御手段からの駆動信
号に応じて前記操作針を駆動する駆動手段と、を具備す
ることを特徴とするマイクロマニピュレータである。

【００１６】請求項１に対応する発明によれば、操作手
段の操作感度を設定することでき、操作性が向上する。
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、
前記操作感度設定手段は、顕微鏡の使用対物レンズの倍
率に応じて設定可能にしたことを特徴とする請求項１記
載のマイクロマニピュレータである。

【００１７】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、顕微鏡の使用対物レンズ倍率を検出する検
出手段をさらに具備し、前記操作感度設定手段は、前記
顕微鏡の使用対物レンズの倍率に応じて自動的に操作感
度を設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載
のマイクロマニピュレータである。請求項２または請求
項３に対応する発明によれば、使用対物レンズの倍率に
応じて操作感度を設定することができ、細胞等の微細操
作が容易に行える。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。 ＜第１の実施形態＞図１に示すように、操作手段６１、
設定手段６２、制御手段６３、駆動手段６４、アクチュ
エータ６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ、操作針６６から構成さ
れている。操作手段６１は、例えば操作ダイヤルからな
り、操作針６６の移動方向や移動距離等の動作内容が入
力でき、動作指令信号を出力するものである。操作感度
設定手段６２は、後述する操作感度を設定可能であっ
て、操作手段６１で生成される動作指令信号を駆動信号
に変換する割合を設定するものである。制御手段６３
は、操作手段６１からの駆動指令信号に対して操作感度
設定手段６２で設定された割合で駆動信号を発生するも
のである。駆動手段６４は制御手段６３からの駆動信号
を所望の値に増幅し、操作針６６を駆動するアクチュエ
ータ６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃに電流を供給するものであ
る。

【００１９】ここで、操作感度とは、操作手段６１例え
ば操作ダイヤルを一定量操作したときの操作針６６の移
動量を指し、操作ダイヤルを同じ量だけ操作したとき
に、操作感度が高い方が操作針６１の移動量が大きくな
る。操作感度の設定と、移動速度、移動量の設定とは、
実質的に同一であり、操作手段６１から入力される一定
の操作量に対する移動量の大きさを変更することを意味
している。

【００２０】このように構成することにより、次のよう
な作用効果が得られる。すなわち、設定手段６２の設定
によって操作手段６１から入力される動作指令信号を駆
動手段６４に入力する駆動信号に変換する割合が調整さ
れる。この結果、設定手段６２の設定によってはアクチ
ュエータ６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃにより駆動される操作
針６１の移動量、すなわち操作感度が変わることから、
操作者が変ったり、あるいは被検物である細胞への操作
方法が変ったりする場合でも対処できるので、操作性が
向上する。

【００２１】＜第２の実施形態＞図２に示すように、操
作部７１には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応しジョグ（ロー
タリエンコーダ）７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃがそれぞれ設
けられており、Ａ，Ｂ相の９０度位相のずれた信号がＣ
ＰＵ７３に出力されるようになっている。

【００２２】操作感度設定部７４には、ジョグ感度を表
示する７素子表示器７５と、７素子表示器７５の数字の
インクリメントを行うインクリメントスイッチ７６と、
ジョグ感度の設定時に使用するセットスイッチ７７と、
いずれの軸の感度設定を行っているかを示す３個（Ｘ軸
用、Ｙ軸用、Ｚ軸用）の発光ダイオード７８が設けられ
ており、ジョグ感度情報をＣＰＵ７３に出力するように
構成されている。

【００２３】ＣＰＵ７３には、プログラム用ＲＯＭ７９
と、各種データ用ＲＡＭ８０と、ジョグ感度データをバ
ックアップするためのＮＶＲＡＭ８１が接続されてお
り、ジョグ信号及び感度情報から各軸の指令パルス数及
び方向を決定し、駆動回路８２に出力するようになって
いる。駆動回路８２では、ＣＰＵ７３からの指令信号
（パルス、方向）の電圧を増幅し、操作針８４を駆動す
る超音波アクチュエータ（超音波モータ）８３Ａ，８３
Ｂ，８３Ｃに電流を供給するように構成されている。超
音波アクチュエータ８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃは、駆動回
路８２により、特定周波数のパルスが供給され、１パル
ス当たり約 0,1μｍ移動するようになっている。

【００２４】次に、以上述べた第２の実施形態の作用効
果について、図３のフローチヤートを参照して説明す
る。操作感度設定部７４のセットスイッチ７７を押すと
（Ｓ１）、ジョグ感度設定モードとなり、Ｘ軸表示用の
発光ダイオード７８が点灯表示され（Ｓ２）、以前設定
されていたジョグ感度設定値が、表示器７５に表示され
る（Ｓ３）。それまで１度も設定したことがない場合
は、初期設定値“３”が表示される。ここで、表示器７
５は０〜９まで表示し、０が最低感度で、９が最高感度
となっている。

【００２５】操作者は、Ｘ軸用ジョグ７２Ａを回転さ
せ、操作針８４の動きを確認し（Ｓ４）、かつジョグ感
度がＯＫかどうかを判断し（Ｓ５）、ジョグ感度を変え
たい場合はインクリメントイッチ７６を押す（Ｓ６）。
１回押すごとに表示器７５は、＋１づつ増加していき
（Ｓ７）、９の次は０に戻るようになっている。最適な
感度になったとき、セットスイッチ７７を押す。これ
で、Ｘ軸の感度設定が終了し、次にＹ軸表示の発光ダイ
オード７８が点灯し、Ｘ軸表示の発光ダイオード７８が
消灯する。Ｘ軸と同様に今度は、Ｙ軸用のジョグ７２Ｂ
を回して感度を設定し、続くＺ軸も同様の操作を行う。
最後に、Ｚ軸の設定終了時にセットスイッチ７７を押す
ことにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の表示用の発光ダイオード７
８は全て消灯し、初期状態に戻る。

【００２６】この設定操作の際の各スイッチ情報は、全
てＣＰＵ７３に送られる。以上述べたことが、ジョグ感
度設定方法である。なお、この設定方法は、当然操作針
８４を視野内で観察できるような状態で行う必要があ
る。

【００２７】ＣＰＵ７３は、各軸に対応する感度データ
（０〜９まで）をＮＶＲＡＭ８１に書き込み、電源をオ
フしても、感度データは次の電源がオン時に読み出せる
ようにする。

【００２８】また、実際に該感度データとジョグのパル
ス数の関係は次の通りである。Ｘ軸に関して説明する
と、ジョグ７２Ａが回され、発生するＡ，Ｂ相の信号は
ＣＰＵ７３の１６ビット内部カウンタに入力され、カウ
ントされる。ＣＰＵ７３は一定間隔例えば 20 msec間隔
で１６ビット内部カウンタを読み出し、ジョグ７２Ａ，
７２Ｂ，７２Ｃの回転量をパルス数として認識する。

【００２９】この場合のパルス数をＰ1 とすると、指令
パルスとしてはこのＰ1 にジョグ感度データ（０〜９）
を掛けた値となる。つまり、Ｘ軸のジョグ感度が５に設
定されていたとすると、５×Ｐ1 を指令パルスとして駆
動回路８２に出力する。このとき方向は、１６ビット内
部カウンタの最上位ビットの状態（１または０）によっ
て判別する。Ｙ軸、Ｚ軸に関しても同様な手順で指令パ
ルスの算出を行う。

【００３０】次に、指令パルスを入力した駆動回路８２
では、このパルス数を、それぞれ超音波アクチュエータ
８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃと固有の周波数で各アクチュエ
ータ８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃに電流を供給する。

【００３１】超音波アクチュエータ８３Ａ，８３Ｂ，８
３Ｃの数量分、駆動回路８２を有しているため、この場
合であれば３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）同時に駆動することも
可能となっている。

【００３２】超音波アクチュエータ８３Ａ，８３Ｂ，８
３Ｃが駆動され、移動するのに伴い、それぞれの可動体
（図示せず）が移動し、結局操作針８４がジョグ７２
Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの操作に応じて動くようになってい
る。

【００３３】以上述べた実施形態によれば、操作者は各
軸ごとにジョグ感度が設定できるため、常に自分の好み
のジョグ感度で操作が可能となり、容易に変更すること
もできる。

【００３４】＜第３の実施形態＞図４に示す実施形態
は、図２に示す実施形態と異なる操作感度設定部７４の
みを示す概略斜視図であり、具体的には操作感度設定部
７４に感度設定スイッチ８５が新たに追加されている点
であり、これ以外の構成は図２に示す実施形態と同じで
ある。

【００３５】この場合の感度設定方法は、図３に示す実
施形態と同じであるが、この設定を感度設定スイッチ８
５により１０個行うことができる。つまり、操作者Ａが
感度設定スイッチ８５を“０”の状態で感度設定を行
い、また操作者Ｂが同じく感度設定スイッチ８５を
“１”に合わせれば、以前設定した各自好みの操作感度
でジョグ操作を行うことができる。

【００３６】この場合、ＣＰＵ７３では感度設定スイッ
チ８５のそれぞれの状態にて感度データを合わせてＮＶ
ＲＡＭ８１に書き込むため、電源をオフにしても設定し
た感度データが消えることはない。

【００３７】さらに、異なる被検物である細胞毎、ある
いは細胞へのアクセス方法の違いなどにより、ジョグ感
度を設定することも可能である。以上述べた実施形態に
よれば、操作者が各軸毎にジョグ感度を自由に設定でき
るため、常に自分の好みのジョグ感度での操作が可能と
なり、ジョグ感度も容易に変更できる。また、複数の操
作者が使用するとき、あるいは様々な細胞操作を行う場
合、その都度ジョグ感度を設定し直さなくても、以前設
定したジョグ感度を簡単に、つまり感度設定スイッチ８
５を１つで再現することができる。

【００３８】＜第４の実施形態＞図５は、本発明のマイ
クロマニピュレータの第４の実施形態を説明するための
図であり、倒立型顕微鏡７に適用した場合を示してい
る。超音波アクチュエータ３５に取り付けられた操作針
１の先端部を一列、標本を対物レンズ４１で観察しなが
ら微細操作するものである。

【００３９】超音波アクチュエータ３５は以下に述べる
コントロールボックス３４を介して超音波アクチュエー
タ操作ボックス３１に電気的に接続されている。操作ボ
ックス３１は、図６に示すように信号を送るエンコーダ
４２と直結したハンドル３２と、アクチュエータ３５の
移動倍率を例えば５段階に切換える移動倍率切換スイッ
チ３３を備えている。移動倍率切換スイッチ３３は操作
者が顕微鏡の対物レンズ４１の使用倍率に応じて手動で
設定するもので、例えば対物レンズ４１の使用倍率が４
０倍（４０×）のときは表示位置“１”に設定し、また
例えば使用倍率が２０倍（２０×）のときは表示位置
“２”、例えば使用倍率が１０倍（１０×）のときは表
示位置“３”、例えば使用倍率が５倍（５×）のときは
表示位置“４”、例えば使用倍率が１倍（１×）のとき
は表示位置“５”に設定するものである。

【００４０】コントロールボックス３４は、内部に変換
回路４３を備え、操作ボックス３１内のエンコーダ４２
からのパルス信号および移動倍率切換スイッチ３３から
の信号を入力し、超音波アクチュエータ３５に与える制
御信号を出力するものである。

【００４１】このような構成のものにおいて、ハンドル
３２を回転させると、エンコーダ４２から信号３９ａを
発生し、この発生した信号３９ａはケーブル３７を通し
てコントロールボックス３４へ伝えられる。

【００４２】信号３９ａは、コントロールボックス３４
内の変換回路４３で制御され、この制御された信号４０
がケーブル３８を通してアクチュエータ３５に伝えら
れ、これによりアクチュエータ３５に取り付けられた操
作針１を動かすことができる。

【００４３】一方、使用対物レンズ４１の倍率に応じて
移動倍率切換スイッチ３３を切換えると、移動倍率切換
スイッチ３３からの信号３９ｂがケーブル３７を通って
コントロールボックス３４へ伝えられ、エンコーダ４２
からの信号３９ａを、図６に示す逓倍数切換方式の回
路、または図７に示すボリューム方式の回路により変更
する。

【００４４】図６の回路は、以下のように構成され、操
作ボックス３１のハンドル３２を角度α度回転させる
と、エンコーダ４２からパルスがＡ個発生し、コントロ
ールボックス３４へ信号３９ａとしてケーブル３７を通
って伝わる。この場合、アクチュエータ５に取り付けら
れた操作針１の移動量は、コントロールボックス３４か
らの信号４０のパルス数に比例するように設定してお
く。

【００４５】このような構成のものにおいて、移動倍率
切換スイッチ３３を切換えることによって、信号３９ｂ
がケーブル３７を通ってコントロールボックス３４へ伝
わり、コントロールボックス３４の中で、操作ボックス
３１のハンドル３２を回転させたことにより、エンコー
ダ４２からの信号（Ａ個のパルス）３９ａを以下に述べ
るように逓倍数したパルスを出力する。

【００４６】具体的には、図６に示すように移動倍率切
換スイッチ３３を表示位置“１”に設定したときは、Ａ
／４倍のパルス数、移動倍率切換スイッチ３３を表示位
置“２”に設定したときはＡ／２倍のパルス数、移動倍
率切換スイッチ３３を表示位置“３”に設定したときは
Ａ倍のパルス数、移動倍率切換スイッチ３３を表示位置
“４”に設定したときは２Ａ倍のパルス数、移動倍率切
換スイッチ３３を表示位置“５”に設定したときは４Ａ
倍のパルス数にそれぞれ変換される。

【００４７】これにより、操作ボックス３１のハンドル
３２を角度α度回転させてエンコーダ４２から発生する
パルスＡ個は、変換回路４３によりＡ／４，Ａ／２，
Ａ，２Ａ，４Ａのいずれかに変換され、この変換された
パルスはアクチュエータ３５に駆動パルスとして伝えら
れる。この場合、アクチュエータ３５に取り付けられた
操作針１の移動量は、コントロールボックス３４からの
パルス数に比例するように設定してあるので、ここでパ
ルスＡ個に対し、操作針１は、ｘμｍ移動するとする
と、ｘ／４μｍ，ｘ／２μｍ，ｘμｍ，２ｘμｍ，４ｘ
μｍの移動量に、ハンドル３２の回転角度α度に対し変
換できる。

【００４８】顕微鏡７の視野内で操作針１で細胞等を操
作する場合、対物レンズ４１を低倍率で観察するため、
操作針１の先端を顕微鏡７の視野内にくるように操作し
た後、対物レンズ４１を高倍率で観察することが多い。
このとき、低倍率の視野内で操作針１の動きのまま、対
物レンズ４１を高倍率に切換えると、従来の技術で述べ
たマイクロマニピュレータにあっては、操作針１が動き
過ぎてしまう。

【００４９】ところが、本発明の実施形態では、前述の
ような構成となっているから、操作針１の操作感度は、
対物レンズ４１の倍率が高倍率になるに従って遅く、す
なわちパルス数が少なくなるので、細胞等の操作がスム
ーズに行える。例えば、対物レンズ４１が１０倍（１０
Ｘ）のときに１倍のパルスが出る位置に、移動倍率切換
スイッチ３３を切換えておく。また、対物レンズ４１が
２０倍（２０Ｘ）のときに１／２倍のパルスが出る位置
に、さらに対物レンズ４１が４０倍（４０Ｘ）のときに
１／４倍のパルスが出る位置に、それぞれ移動倍率切換
スイッチ３３を切換えておく。

【００５０】このようにすることにより、対物レンズ４
１の倍率が１０倍のときと同じような、操作針１の動き
を視野内で観察でき、細胞等の操作が容易に行える。 ＜第５の実施形態＞第４の実施形態では、操作ボックス
３１のハンドル３２の回転によりエンコーダが発生する
パルス信号３９ａを、コントロールボックス３４が制御
する回路を逓倍数切換方式としたが、ここでは制御する
回路にソフトウェア回路を使用する実施形態である。

【００５１】このように構成することにより、逓倍数切
換方式のように、１／４，１／２，１，２，４と予め決
まった倍率ではなく、対物レンズ４１の倍率例えば４
倍，１０倍，２０倍，４０倍，１００倍に合せた倍率、
例えば１／２５倍，１／１０倍，１／５倍，１倍，２．
５倍のような設定が可能になる。これにより、逓倍数切
換方式では、倍率４倍の設定ができなかったのが可能に
なり、顕微鏡視野内で全ての倍率でハンドル３２と同じ
回転角で同じ動きを操作針１にさせることが可能にな
る。

【００５２】＜第６の実施形態＞第４の実施形態の移動
倍率切換スイッチ３３を、図６のようなチャンネル式で
はなく、ディップスイッチ式にしたものである。例え
ば、ディップスイッチの数を５個にすると、２⁵ ＝３２
段階の倍率設定ができる。これにより、対物レンズ４１
のある倍率で、好みの移動倍率を選び対物レンズ４１を
切換えても視野内で同じ動きをする倍率にすることも可
能である。

【００５３】＜第７の実施形態＞図７に示すように、前
述の移動倍率切換スイッチ３３を、ボリューム式の移動
倍率切換スイッチ４４とし、移動倍率切換スイッチ４４
の出力をオペアンプ４５の一方の入力端子に入力され、
オペアンプ４５の出力はＡ／Ｄ変換器４６を介してコン
トロールボックス３４内に収納されているＣＰＵ４７に
入力されるようになっている。

【００５４】このように構成することにより、操作針の
操作感度（移動倍率）の切換えがスムーズに行え、微妙
な調整も可能である。 ＜第８の実施形態＞図８に示す実施形態は、使用対物レ
ンズ倍率に応じて操作感度を自動的に変更するものであ
る。これは、図８（ａ）に示すように穴位置センサ５
２、種別センサ５３、メモリ５４およびＣＰＵ５５から
なる制御装置５６、設定部５７を備えている。

【００５５】図８（ｃ）に示すように、レボルバ５０の
回転部５０ａに形成されている対物レンズのレンズ取付
穴（１〜５）５１にそれぞれ近接した位置に１〜３個の
磁気センサからなる種別センサ５３が配設され、レボル
バ５０の回転部５０ａの外周面の所定位置に該種別セン
サ５３の磁気センサを読み取る穴位置センサ５２が配設
されている。図８（ｃ）では、種別センサ５３の磁気セ
ンサで、塗りつぶしてある丸部分は種別センサ５３の磁
気センサがある状態を示し、また白丸部分は種別センサ
５３の磁気センサが無い状態を示している。

【００５６】図９（ａ）に示すようにレボルバ５０の５
個の停止位置、つまり対物レンズ取付穴５１において
は、穴位置センサ５２が“０”になる。このとき、種別
センサ５３の磁気センサの配列状態により、穴番号を検
出するものである。なお、レボルバ５０の５個の停止位
置以外の位置では、穴位置センサ５２が“１”となって
いる。

【００５７】レボルバ５０の対物レンズ取付穴５１が図
８（ｂ）の１〜５のいずれかの場合、つまり穴位置セン
サ５２が“０”となっている場合には、穴位置により操
作針の操作感度を切換える。この操作針の操作感度を切
換えることは、前述の実施形態で述べたように、エンコ
ーダのパルス数にそれぞれ係数を掛け、指令パルス数を
決定する。

【００５８】メモリ５４には、該係数に相当するメモリ
テーブルが記憶されている。ＣＰＵ５５は、種別センサ
〜５３、穴位置センサ５２の組合わせにより、穴位
置、すなわち穴番号を検出する。そして、該穴番号によ
り、メモリ５４のメモリテーブルから対応する係数を算
出する。さらに、操作部エンコーダからのパルス数に上
記係数を掛け、決定した指令パルス数でアクチュエータ
を駆動する。

【００５９】設定部５７は、メモリ５４のメモリテーブ
ルの係数を書き換えるもので、その一例としては、図９
（ｂ）に示すように３段階の設定部５７に対応するメモ
リテーブルデータを挙げることができる。

【００６０】この場合、対物レンズの高倍率側の係数が
小さく、かつ対物レンズの低倍率側の係数が大きくなる
ように設定されている。具体的には、穴番号１が最低倍
率で穴番号２以降の穴番号２から穴番号５まで順次高倍
率になるように取り付けられる。

【００６１】このような構成にすることにより、図８
（ｂ）に示すように対物レンズを切換えた際には、それ
に合わせて自動的に操作針の操作感度が切換るので、前
述した実施形態のように手動設定が不要になる。

【００６２】＜変形例＞本発明は、以上述べた実施形態
に限定されず、例えば以下のように変形して実施しても
よい。

【００６３】（１）第１〜第５の実施形態では、いずれ
もパルス数に比例した超音波アクチュエータの動きの設
定であったが、パルス電圧による設定でもよい。 （２）前述の実施形態では、３軸電動マニピュレータに
ついて説明したが、これを１軸電動マニピュレータでも
よく、またＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にさらに操作針と同じ方向
に移動するＤ軸を加えた４軸電動マニピュレータでもよ
い。

【００６４】（３）前述の実施形態では、アクチュエー
タとして超音波モータを例に上げて説明したが、これは
ステッピングモータ、直流モータなどのいずれかであっ
てもよい。

【００６５】（４）前述の実施形態では、制御形態とし
てオープンループについて説明したが、これを位置検出
器を組み合わせたフィードバックループであってもよ
い。 （５）前述の実施形態の設定部に関しては、７セグメン
ト表示器を軸毎に有し、常に各軸の例えばＪＯＧ感度状
態がわかるようにしてもよい。

【００６６】（６）前述の実施形態のインクリメントス
イッチの他に、新たに例えば７セグメント表示器の出力
を反転させたデクリメントスイッチを設けてもよく、ま
たスペース的に可能であれば、設定部と操作部を１つに
まとめることも可能である。

【００６７】（７）前述の実施形態の感度設定数は、１
０段階のものをあげたが、これに比べて感度設定数をさ
ら多くしてもよく、この場合には、７セグメント表示器
の代りにドットマトリックスＬＥＤを使用するようにし
てもよい。

【００６８】（８）前述の実施形態の感度設定数とし
て、それほど必要でない場合には、各軸毎にロータリス
イッチ等を用いて設定できるようにしてもよい。この場
合には、常にスイッチの状態がＣＰＵで認識できるた
め、バックアップ用のＮＶＲＡＭは必要でなくなる。

【００６９】（９）前述の実施形態では、操作部にはロ
ータリエンコーダを備えたものを説明したが、ロータリ
エンコーダの代りに、ジョイスティックやトラックボー
ルなどを使用してもよい。

【００７０】以上、本発明について実施形態に基づいて
説明してきたが、本発明は次の発明を含む。 （ｘ）顕微鏡の視野下で操作手段からの指示値により操
作針の移動量及び移動速度を調整しながら被検物を微細
操作するマイクロマニピュレータに設ける前記操作手段
の操作感度を設定可能な操作感度設定手段は、各軸毎に
操作感度を設定可能に構成したことを特徴とするマイク
ロマニピュレータ。

【００７１】（ｙ）顕微鏡の視野下で操作手段からの指
示値により操作針の移動量及び移動速度を調整しながら
被検物を微細操作するマイクロマニピュレータに設ける
前記操作手段の操作感度を設定可能な操作感度設定手段
は、複数の操作感度を設定できるように構成したことを
特徴とするマイクロマニピュレータ。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、操作手段の操作感度を
設定することでき、操作性が向上するマイクロマニピュ
レータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロマニピュレータの第１の実施
形態を説明するための概略構成図。

【図２】本発明のマイクロマニピュレータの第２の実施
形態を説明するための概略構成図。

【図３】図２の実施形態の操作感度の設定方法を説明す
るための図。

【図４】本発明のマイクロマニピュレータの第３の実施
形態を説明するための概略構成図。

【図５】本発明のマイクロマニピュレータの第４の実施
形態を説明するための概略構成図。

【図６】本発明のマイクロマニピュレータの第６の実施
形態を説明するための概略構成図。

【図７】本発明のマイクロマニピュレータの第７の実施
形態を説明するための操作手段の概略構成図。

【図８】本発明のマイクロマニピュレータの第８の実施
形態を説明するための図。

【図９】図８の種別センサと穴位置センサならびに設定
部と対物レンズ取付穴位置の関係を説明するための図。

【図１０】従来のマイクロマニピュレータの第１の例を
説明するための図。

【図１１】従来のマイクロマニピュレータの第２の例を
説明するための図。

【図１２】図１１の可動機構の詳細な説明を説明するた
めの斜視図。

【符号の説明】

１…操作針、 ７…倒立型顕微鏡、 ３１…超音波アクチュエータ操作ボックス、 ３２…ハンドル、 ３３…倍率切換スイッチ、 ３３…ジョグユニット、 ３４…コントロールボックス、 ３５…超音波アクチュエータ、 ３７，３８…ケーブル、 ４１…対物レンズ、 ５０…レボルバ、 ６１…操作手段、 ６２…設定手段、 ６３…制御手段、 ６４…駆動手段、 ７１…操作手段、 ７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ…ジョグ（ロータリエンコー
ダ） ７３…ＣＰＵ、 ７４…操作手段、 ７５…表示器、 ７６…インクリメントスイッチ、 ７７…設定スイッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕微鏡の視野下で操作針を使用して被検
   物を微細操作するマイクロマニピュレータにおいて、 前記操作針の移動方向や移動距離などの動作内容を入力
   可能であって、該動作内容に応じて動作指令信号を出力
   する操作手段と、 前記操作手段で生成される動作指令信号を駆動信号に変
   換する割合を設定する操作感度設定手段と、 前記操作手段からの駆動指令信号に対して前記操作感度
   設定手段で設定された割合で駆動信号を発生する制御手
   段と、 前記制御手段からの駆動信号に応じて前記操作針を駆動
   する駆動手段と、 を具備することを特徴とするマイクロマニピュレータ。
2. 【請求項２】 前記操作感度設定手段は、顕微鏡の使用
   対物レンズの倍率に応じて設定可能にしたことを特徴と
   する請求項１記載のマイクロマニピュレータ。
3. 【請求項３】 顕微鏡の使用対物レンズ倍率を検出する
   検出手段をさらに具備し、 前記操作感度設定手段は、前記顕微鏡の使用対物レンズ
   の倍率に応じて自動的に操作感度を設定するようにした
   ことを特徴とする請求項１記載のマイクロマニピュレー
   タ。