JPH11347971A - 力センサ付きマイクロマニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作部分に加わる力の大きさを正確に検知す
ることができる力センサ付きマイクロマニピュレータを
提供すること。 【解決手段】 このマイクロマニピュレータ１は力セン
サ１１を備える。操作体保持管３の先端部に設けられた
力センサ１１の感知領域１３に、操作体２の一部を変位
伝達可能に連結する。磁性流体２７を接触部分に利用し
た支持構造２５を介して、操作体２を操作体保持管３に
間接的に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小な対象物の操
作を行うための力センサ付きマイクロマニピュレータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、微小な対象物を操作するマイクロ
マニピュレーション技術の一種として、マイクロインジ
ェクションという技術が知られている。

【０００３】マイクロインジェクションとは、例えばガ
ラス管を加工してなるマイクロピペットと呼ばれる注射
針を用い、細胞内にＤＮＡ、ＲＮＡ、オルガネラ、各種
蛋白質、各種薬液等を注入する手法のことを指す。この
ような技術は、特定遺伝子などを細胞内に選択的に導入
しうる有効な手法として近年特に注目を浴びている。か
かる手法は、類似の手法であるレーザーインジェクショ
ン等に比べて導入効率が高くてしかも安価といった利点
を有している。

【０００４】マイクロインジェクションを行うための従
来のマイクロマニピュレータでは、マイクロピペットを
剛体からなるピペット保持管の先端部に挿通するととも
に、ピペット基端部を保持管内に直接連結した構造を採
っている。保持管の基端部にはシリンジやポンプ等の加
圧器が接続され、そこからは保持管の先端側に向けて上
記液体が供給される。従って、マイクロピペットを細胞
等のような微小対象物に突き刺した状態で加圧器を加圧
すれば、マイクロピペットを経由して細胞内に液体が注
入されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】細胞のような微小で壊
れやすい対象物を取り扱う際、適当な大きさの突き刺し
力でマイクロピペットを操作することが必要とされる。
しかし、突き刺し力の大きさを検知する手段を全く持た
ない従来装置の場合、オペレータは顕微鏡観察等を行う
などして、突き刺し力の大きさを目測のみで予想するし
かすべがなかった。従って、マイクロマニピュレータの
操作には経験や勘に頼る部分が依然として大きかった。

【０００６】そこで、本発明者らは、力センサを備えた
マイクロマニピュレータ構造とすれば、突き刺し時に加
わる力の大きさを検知可能であろうと考えた。ところ
が、このような新規の構造を採用した場合には、次のよ
うな不具合が予想される。

【０００７】上述したとおりマイクロピペットは剛体か
らなる保持管に対して直接連結されている。ゆえに、対
象物を突き刺した時にマイクロピペットに加わる力は、
力センサ側のみならず、保持管側にも衝撃として伝達さ
れてしまう。従って、マイクロピペットに加わる力の大
きさが正確に検知できなくなるおそれがあった。また、
マイクロピペットを力センサのみに支持させる構造を採
用した場合には、マイクロピペットの支持状態が不安定
になって、操作性や耐久性の低下につながるおそれがあ
った。

【０００８】さらに、ガラス管を用いて小径のマイクロ
ピペットを作製した場合、毛細管現象によってマイクロ
ピペットの先端部から外部の液体が浸入しやすくなる。
これを回避するためには、チューブ内を加圧器により常
時加圧しておく必要がある。しかしながら、そのために
はチューブ内加圧に耐え、部材同士の隙間からの流体漏
れが未然に防止されるような構造にしておくべきと考え
られていた。

【０００９】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その第１の目的は、操作部分に加わる力の大き
さを正確に検知することができる力センサ付きマイクロ
マニピュレータを提供することにある。

【００１０】本発明の第２の目的は、操作部分に加わる
力の大きさを正確に検知することができ、しかも耐圧性
能に優れた力センサ付きマイクロマニピュレータを提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、操作体保持管の先端
部に設けられた力センサの感知領域に操作体の一部を変
位伝達可能に連結するとともに、磁性流体を接触部分に
利用した支持構造を介して前記操作体を前記操作体保持
管に間接的に保持させたことを特徴とする力センサ付き
マイクロマニピュレータをその要旨とする。

【００１２】請求項２に記載の発明では、ピペット保持
管の先端部に設けられた力センサの感知領域にマイクロ
ピペットの一部を変位伝達可能に連結するとともに、磁
性流体をシール部分に利用した支持構造を介して前記マ
イクロピペットを前記ピペット保持管に間接的に保持さ
せたことを特徴とする力センサ付きマイクロマニピュレ
ータをその要旨とする。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２において、前記支持構造は、前記操作体または前記マ
イクロピペットの長手方向に沿って多段状に設けられて
いるとした。

【００１４】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、操作時において操
作体の変位が力センサの感知領域に伝達される結果、操
作体に加わる力の大きさが力センサによって検知され
る。その際、操作体に加わる力は接触部分に利用された
磁性流体により殆ど吸収されてしまうため、当該力が操
作体保持管に直接伝達されることはない。このように操
作体を間接的に支持させたことにより誤差が小さくな
り、操作体に加わる力の大きさを正確に検知することが
できる。

【００１５】請求項２に記載の発明によると、操作時に
おいてマイクロピペットの変位が力センサの感知領域に
伝達される結果、マイクロピペットに加わる力の大きさ
が力センサによって検知される。その際、マイクロピペ
ットに加わる力はシール部分に利用された磁性流体によ
り殆ど吸収されてしまうため、当該力がピペット保持管
に直接伝達されることはない。このようにマイクロピペ
ットを間接的に支持させたことにより誤差が小さくな
り、マイクロピペットに加わる力の大きさを正確に検知
することができる。また、シール部分には磁性流体が存
在していることから、管内加圧時における隙間からの流
体漏れが未然に防止される。従って、耐圧性能に優れた
ものとすることができる。

【００１６】請求項３に記載の発明によると、支持構造
を長手方向に沿って多段状に設けた場合、操作体または
マイクロピペットが支持される箇所が増えるため、それ
らが支持構造に対してより確実に支持される。ゆえに、
操作性や耐久性のさらなる向上が図られる。この場合に
はシール部分も増えることから、管内加圧時における隙
間からの流体漏れがより確実に防止され、いっそう優れ
た耐圧性を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を具体化した一実施形態のマイクロマニピュレータ（マ
イクロインジェクタともいう。）１を図１，図２に基づ
き詳細に説明する。

【００１８】図１に示されるように、このマイクロマニ
ピュレータ１はマイクロピペット２を操作体として備え
たものである。マイクロピペット２は、加熱溶融したガ
ラス管を細く引き延ばすことによって製造される。かか
るマイクロピペット形成材料としては、芯入りガラス管
を用いることが望ましい。マイクロピペット２の先端部
は、対象物である細胞を突き刺すことができるように、
ある程度尖った形状に形成されている。

【００１９】操作体保持管としてのピペット保持管３
は、環状のチューブ本体４、環状のアタッチメント５及
び環状のスペーサ６によって構成されている。なお、こ
のマイクロマニピュレータ１は垂直式であるため、ピペ
ット保持管３は直線状かつ垂直方向に沿って延びるよう
に配設されている。チューブ本体４は、図示しないチュ
ーブホルダを介して同じく図示しない駆動装置に支持さ
れている。従って、この駆動装置を駆動すると、ピペッ
ト保持管３全体が三次元的に移動するようになってい
る。前記駆動装置の駆動方法としては、油圧式や機械式
のほか、流体圧式などがある。チューブ本体４の基端部
は、図示しないシリンジ等の加圧器に接続されている。
前記シリンジからは例えばＤＮＡを含む溶液Ｌ1 がチュ
ーブ本体４の先端方向へ圧送されるようになっている。
また、内周面側に固定段部７を備えるアタッチメント５
は、チューブ本体４の下端開口部に接着剤等を用いて嵌
着されている。

【００２０】図１，図２に示されるように、このマイク
ロマニピュレータ１は、力センサとしての半導体式圧力
センサ１１をピペット保持管３の先端部に備えている。
アタッチメント５の下端開口部には第１固定部材２０が
接着剤等により接合されている。第１固定部材２０と第
２固定部材２１とはねじ２２によって互いに接合される
とともに、両者２０，２１間にはゴム製の台座１９が挟
持されている。半導体式圧力センサ１１の基台１２は、
その台座１９の上に接着されている。

【００２１】この半導体式圧力センサ１１はシリコン単
結晶製であって、その中央部に感知領域としての略正方
形状のマス部１３を有している。このマス部１３は基台
１２とほぼ同じ肉厚となっている。図２（ａ）に示され
るように、前記マス部１３は肉薄の４本の梁１４によっ
て基台１２に支持されている。

【００２２】撓みの影響がでやすい部分である各々の梁
１４の表層には、一対の歪みゲージ１５（例えば拡散歪
み抵抗など）が形成されている。即ち、この半導体式圧
力センサ１１は合計８つの歪みゲージ１５を備えてい
る。これらの歪みゲージ１５は、半導体式圧力センサ１
１の一端部上面において一列に並べられたパッド１６に
対し、図示しない配線を介して電気的に接続されてい
る。なお、これら８つの歪みゲージ１５はブリッジ接続
されていて、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の圧力の大きさに応じて
その抵抗値を変化させる。つまり、この半導体式圧力セ
ンサ１１は３軸検出用となっている。また、各パッド１
６には図示しないケーブルが接続されている。そのケー
ブルはピペット保持管３の基端側まで引き回され、図示
しない制御回路等に接続されている。制御手段はセンサ
出力信号に基づいて力の大きさ・方向を計算する。さら
に、制御手段はその計算結果を映像信号または音声信号
に変換し、オペレータの五感に訴えかけるようにする。

【００２３】マス部１３の中心部には、半導体式圧力セ
ンサ１１の厚さ方向（即ちＺ軸方向）に沿って延びる挿
通孔１７が貫設されている。この挿通孔１７内にはマイ
クロピペット２が挿通されている。そして、マイクロピ
ペット２の外周面とマス部１３とが、例えばエポキシ樹
脂等のような接着剤１８を介して連結されている。その
結果、操作時におけるマイクロピペット２の変位がマス
部１３に伝達され、その変位により梁１４に撓みが生じ
るようになっている。なお、マイクロピペット２におけ
る被連結部位は、先端部と基端部とのちょうど中間の地
点となっている。

【００２４】図１に示されるように、このマイクロマニ
ピュレータ１は、マイクロピペット２をピペット保持管
３に保持させるための支持構造２５を備えている。この
支持構造２５は、磁性流体２６をシール部分に利用した
ものであり、マイクロピペット２をピペット保持管３に
対して間接的に保持可能なものである。

【００２５】かかる支持構造２５を構成する環状の整磁
手段としてのポールピース２６は、軟鉄等のような磁性
材料からなる部材である。ポールピース２６の外径寸法
は、アタッチメント５の先端側における内径寸法にちょ
うど等しくなるように設計されている。従って、ポール
ピース２６はアタッチメント５内に挿入された状態で保
持されることができる。このときポールピース２６の内
端面には固定段部７が当接するとともに、外端面には前
記環状のスペーサ６が当接する。

【００２６】なお、このようなスペーサ６の存在によ
り、ポールピース６がピペット保持管３の内壁面３ａで
あって半導体式圧力センサ１１の配設位置よりも基端側
の位置に固定される。また、支持構造２５と半導体式圧
力センサ１１とは所定間隔を隔てて配置されている。

【００２７】整磁手段であるポールピース２６は、その
外周面側における複数の箇所に磁束発生源としての永久
磁石２９をいくつか有している。これらの永久磁石２９
があることにより、図１において矢印で示すような磁気
回路がポールピース２６内に形成される。ポールピース
２６が有する挿通孔の内周面側には、空隙２８が形成さ
れている。そして、その空隙２８内には磁性流体２７が
充填されている。

【００２８】磁性流体２７とは、強磁性の微粉末を液体
中に分散させてなる懸濁液であって、見掛け上は上記液
が磁性を帯びているかのように人工的に作られた一種の
固液混相流体のことを指す。強磁性の微粉末としては、
マグネタイトやコバルト等が使用されるほか、マンガ
ン、マンガン−ニッケル、ニッケル−亜鉛フェライト等
といったスピネル型フェライトが使用されてもよい。使
用可能な磁性流体２７の具体例（商品名）としては、例
えばＷ−３５，ＨＣ−５０，ＤＥＡ−４０，ＤＥＳ−４
０，ＮＳ−３５，ＰＸ−１０等が挙げられる。

【００２９】マイクロピペット２の基端部は、ポールピ
ース２６の挿通孔に挿通された状態で使用される。この
とき、磁性流体２７に含まれる微粉末は、磁気回路の方
向に沿って整列させられる。その結果、空隙２８内に磁
性流体２７が確実に保持され、その磁性流体２７によっ
てマイクロピペット２の外周面が包囲され、もってシー
ルが図られるようになっている。

【００３０】マイクロピペット２の外周面とポールピー
ス２６の貫通孔内周面とのギャップ３０は、０．０１ｍ
ｍ〜１ｍｍ程度に、特には０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程
度に設定されていることが望ましい。このギャップ３０
が大きすぎると、マイクロピペット２との間に高いシー
ル性が確保されなくなるおそれがある。一方、このギャ
ップ３０が小さすぎると、好適なシール性が確保される
反面、ポールピース２６に対してマイクロピペット２の
外周面が接触しやすくなり、低摩擦化・低摩耗化等の妨
げになるおそれがある。

【００３１】次に、このように構成されたマイクロマニ
ピュレータ１の使用方法について述べる。培養液３３の
入ったシャーレ３１の中においては、対象物である細胞
３２が培養されている。チューブ本体４の内部領域に
は、遺伝物質であるＤＮＡを含む溶液Ｌ1 が既にある程
度加圧された状態で満たされている。このようなチュー
ブ内加圧を常時実施しておく理由は、毛細管現象による
マイクロピペット２の先端側からの液体浸入を未然に回
避するためである。ただし、マイクロピペット２の外周
面とポールピース２６の貫通孔内周面との間にあるシー
ル部分には磁性流体２７が存在しているため、当該部分
からの液体Ｌ1 の漏れは確実に防止されている。

【００３２】次いでオペレータは、顕微鏡を観察しなが
らマイクロマニピュレータ１を駆動操作することによ
り、マイクロピペット２の先端部をターゲットである細
胞３２の上方まで移動させる。さらにオペレータは、マ
イクロマニピュレータ１をＺ軸方向に沿ってゆっくりと
前進させ、マイクロピペット２で細胞３２を突き刺す。
この場合、特定遺伝子を導入したい部位が細胞質であれ
ばマイクロピペット２の先端部を細胞質の部分にて止
め、当該部位が核であれば核の部分にて止める。

【００３３】上記のような突き刺し時には、その反作用
を受けてマイクロピペット２が後端方向に変位しようと
する。すると、同マイクロピペット２の変位が半導体式
圧力センサ１１のマス部１３に伝達される結果、加わる
力の大きさに応じて梁１４に撓みが生じる。このときの
撓みは歪みゲージ１５の抵抗値の変化として現れるた
め、結果として半導体式圧力センサ１１による突き刺し
力の検知が達成される。その際、マイクロピペット２に
加わる力は、シール部分に利用された磁性流体２７の流
動により、実質的に殆ど吸収されてしまう。そのため、
当該力がピペット保持管３に直接伝達されることはな
い。なお、上記の場合には突き刺し力がいったん増加し
た後に急激に減少することから、オペレータはこれをも
って細胞３２が確実に穿孔されたことを客観的に感知で
きる。

【００３４】次に、マイクロピペット２の先端部が所望
の部位まで到達したことを顕微鏡により確認した後、オ
ペレータはシリンジの頭部を静かに押圧し、シリンジ外
部に液体Ｌ1 を押し出す。すると、チューブ本体４内の
液体Ｌ1 がさらに加圧され、マイクロピペット２を経由
してその先端部から当該液体Ｌ1 が吐出される。従っ
て、細胞３２内における所望の部位にＤＮＡを注入する
ことができる。上記のような導入処理が終了した後、オ
ペレータはマイクロマニピュレータ１を後退させて、マ
イクロピペット２を細胞３２から抜き去る必要がある。
以上の結果、特定遺伝子を細胞３２内に選択的にかつ効
率よく導入することができる。

【００３５】ＤＮＡを含む溶液Ｌ1 の導入以外の操作を
目的として、このマイクロマニピュレータ１を用いるこ
とも勿論可能である。例えば、あらかじめマイクロピペ
ット２で細胞３２を突き刺した状態でシリンジの頭部を
ゆっくりと引き上げれば、細胞３２内の物質（例えば細
胞質や核自体等）を吸引して除去することができる。ま
た、その吸引・除去した物質を、他の細胞に移植するこ
と等の操作（例えば核移植等）を行うことも可能であ
る。

【００３６】また、このようなマイクロマニピュレータ
１であれば、上記のような細胞３２への物質の注入操作
や、細胞３２からの物質の吸引操作のみならず、さらに
細胞３２に対して物理的刺激を付与する操作や、細胞３
２を引っ張って変形させるような操作なども行うことが
可能である。これらに加え、同マイクロマニピュレータ
１をＸ−Ｙ軸方向に駆動操作すれば、マイクロピペット
２によって細胞３２の切断操作（例えば受精卵の分割操
作等）を行うこともできる。

【００３７】上記のような切断時には、その反作用を受
けてマイクロピペット２が主としてＸ−Ｙ軸方向に変位
しようとする。すると、同マイクロピペット２の変位が
半導体式圧力センサ１１のマス部１３に伝達される結
果、加わる力の大きさに応じて梁１４に撓みが生じる。
このときの撓みは歪みゲージ１５の抵抗値の変化として
現れるため、結果として半導体式圧力センサ１１による
切断力（切断抵抗）の検知が達成される。勿論、この場
合においてもマイクロピペット２に加わる力は、実質的
に殆ど吸収されてしまうので、当該力がピペット保持管
３に直接伝達されることはない。

【００３８】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）本実施形態のマイクロマニピュレータ１では、ピ
ペット保持管３の先端部に設けられた半導体式圧力セン
サ１１のマス部１３に、マイクロピペット２の一部を変
位伝達可能に連結させている。そして、磁性流体２７を
接触部分（シール部分）に利用した支持構造２５を介し
て、マイクロピペット２をピペット保持管３に間接的に
保持させている。従って、操作部分であるマイクロピペ
ット２に加わる力の大きさが検知される。

【００３９】しかもその際において、マイクロピペット
２に加わる力は、ピペット保持管３に直接伝達されるこ
とはない。このようにマイクロピペット２を間接的に支
持させたことにより、半導体式圧力センサ１１による測
定誤差が小さくなり、当該力の大きさを正確に検知する
ことができる。つまり、オペレータは当該力の大きさを
視覚や聴覚を通じて客観的に把握することができるよう
になる。ゆえに、細胞３２のような微小で壊れやすい対
象物を取り扱う際でも、適当な大きさの突き刺し力を確
実に設定することができる。よって、操作を行うにあた
って経験や勘に頼る部分が大きかった従来装置とは異な
り、オペレータにとって取り扱いやすい装置とすること
ができる。

【００４０】（２）また、前記シール部分には流動性を
有する磁性流体２７が存在していることから、チューブ
内加圧時におけるギャップ３０からの流体漏れを未然に
防止することができる。従って、耐圧性能に優れたマイ
クロマニピュレータ１とすることができる。なお、本実
施形態では永久磁石２９による磁化強さを４００Ｇａｕ
ｓに設定した結果、約６９ｋＰａの圧力に耐えうる装置
を実現することができた。

【００４１】（３）このマイクロマニピュレータ１で
は、マイクロピペット２を半導体式圧力センサ１１のみ
に支持させるのではなく、支持構造２５にも支持させて
いる。従って、仮にマイクロピペット２を半導体式圧力
センサ１１のみに支持させた構造にした場合に比べ、マ
イクロピペット２を安定的に支持することができる。ゆ
えに、操作性や耐久性に優れたものとすることができ
る。

【００４２】（４）本実施形態では、上記のような磁性
流体２７を利用して支持構造２５を構成している。従っ
て、仮に接触部分（シール部分）に剛体を用いて支持構
造を構成した場合とは異なり、低摩擦かつ低摩耗なもの
を実現することができ、ひいては低発熱化を図ることが
できる。また、ある程度寸法交差に余裕を持たすことが
できるため、製造にあたって高度な加工技術が要求され
ることもなくなる。

【００４３】（５）このマイクロマニピュレータ１の支
持構造２５では、ポールピース２６をピペット保持管３
の内壁面３ａに設けている。このようにしておけば磁性
流体２７が管外に露出することもなくなるので、磁性流
体２７に塵埃等が混入して支持機能やシール機能が低下
する心配もなくなる。また、ポールピース２６を半導体
式圧力センサ１１の配設位置よりも基端側の位置に固定
した場合、半導体式圧力センサ１１のほうがチューブ先
端側となる。従って、半導体式圧力センサ１１はＤＮＡ
を含む液体Ｌ1 に直接触れることがない。そのため、マ
ス部１３にチューブ内の加圧流体が作用して測定誤差を
もたらすような心配もなくなる。従って、チューブ内加
圧時においても、非加圧時と同様にマイクロピペット２
に加わる力の大きさを正確に検知することができる。

【００４４】（６）本実施形態では、小型であって検出
精度に優れるという特性を有する半導体式圧力センサ１
１を力センサとして用いている。そして、このことは装
置全体の小型化及び高感度化に貢献している。

【００４５】（７）本実施形態ではガラス管からなるマ
イクロピペット２を用いていることから、それを経由し
て液体の注入・吸引を行うことができる。また、ガラス
製であれば、通電することにより電極としての役割を担
わせることも可能である。しかも、ガラス管は比較的廉
価であるため、装置の低コスト化を図るうえでも好適で
ある。

【００４６】（８）このマイクロマニピュレータ１で
は、支持構造２５と半導体式圧力センサ１１とが所定間
隔を隔てて配置されているため、仮にそれらを近接させ
て配置したときに比べてマイクロピペット２をより確実
に支持することができる。ゆえに、マイクロピペット２
のＸ−Ｙ軸方向に力が加わったときでも、同マイクロピ
ペット２がガタつきにくくなる。

【００４７】（９）このマイクロマニピュレータ１で
は、マイクロピペット２とポールピース２６とのギャッ
プ３０が０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍという好適な範囲に
設定されている。従って、低摩擦化・低摩耗化を妨げる
ことなく耐圧性能を向上させることができる。 ［第２の実施形態］次に、本発明を具体化した実施形態
２のマイクロマニピュレータ４１を図３に基づいて説明
する。ここでは実施形態１と相違する点を主に述べ、共
通する点については同一部材番号を付すのみとしてその
説明を省略する。

【００４８】マイクロマニピュレータ４１は、実施形態
１にて用いた支持構造２５を複数個（ここでは２個）備
えている。即ち、２つの支持構造２５はマイクロピペッ
ト２の長手方向に沿って多段状に設けられている。な
お、本実施形態ではマイクロピペット２及びアタッチメ
ント５として長めのものが使用されるとともに、スペー
サ６が２つ使用されている点においても実施形態１と異
なってる。

【００４９】従って、本実施形態によれば、前記第１の
実施形態における上記（１）〜（９）に記載の効果に加
えて、以下のような効果を得ることができる。 （１０）このマイクロマニピュレータ４１では、２個の
支持構造２５を長手方向に沿って多段状に設けた結果、
マイクロピペット２が支持される箇所が１箇所増えてい
る。そのため、これら２個の支持構造２５に対して、マ
イクロピペット２がより確実に支持される。ゆえに、実
施形態１のときに比べ、操作性や耐久性のさらなる向上
を図ることができる。この場合にはシール部分も１箇所
増えることから、チューブ内加圧時におけるギャップ３
０からの流体漏れをより確実に防止することができる。
よって、いっそう優れた耐圧性能を得ることができる。

【００５０】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 実施形態１，２のマイクロマニピュレータ１，４１
では、いわゆる垂直式のインジェクションを行うための
構成となっていた。これに代えて、水平式や斜め式のイ
ンジェクションを行うための構成にしても勿論よい。な
お、水平式を採用した場合にはマイクロピペットに曲げ
加工を施してもよい。

【００５１】・ ガラス管以外の材料からなるマイクロ
ピペット２を操作体として用いてもよい。さらに、操作
体はマイクロピペット２のようにチューブ状の部材のみ
に限定されることはない。従って、必要に応じて例えば
単なる棒材等を使用しても勿論構わない。

【００５２】・ 拡散歪み抵抗以外のもの、例えば貼り
付けれられた抵抗体などを歪みゲージ１５として用いて
もよい。 ・ 実施形態１，２では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の圧力検出
を行うことができる３軸用の半導体式圧力センサ１１を
用いていた。勿論、これに限定される１軸用または２軸
用の半導体式圧力センサを用いることとしてもよい。

【００５３】・ 半導体式圧力センサ１１としては、実
施形態１，２のようにマス部１３を備えるタイプのみな
らず、例えばカンチレバーを備えるタイプが選択されて
もよい。勿論、半導体式ではない圧力センサ、例えば機
械式圧力センサなどを用いた構成とすることも許容され
うる。

【００５４】・ 永久磁石２９に代えて電磁石などを使
用した支持構造としてもよい。また、磁力の強いものを
永久磁石２９や電磁石として用いれば、耐圧性能をより
いっそう向上させることができる。

【００５５】・ 液体の注入・吸引を行う必要がないよ
うな場合であれば、半導体式圧力センサ１１と支持構造
２５との前後関係を逆にしてピペット保持管３に設置す
ることも許容されうる。

【００５６】・ 支持機構２５をマイクロピペット２の
長手方向に沿って３段以上設けた構成とすることも許容
される。 ・ 本発明の力センサ付きマイクロマニピュレータ１，
４１は、前記実施形態において述べたような細胞３２へ
のＤＮＡそのものの導入のみに使用されるに止まらず、
様々な用途に用いられることができる。例えば、対象物
を動物の卵細胞とした場合には、顕微受精技術の１つで
ある卵子細胞質への精子のインジェクション（卵細胞質
精子注入法）等に利用することができる。勿論、本発明
のマイクロマニピュレータ１，４１は、細胞３２等のよ
うな生物を対象物とした操作のみならず、非生物を対象
物とした操作にも利用されることができる。

【００５７】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、前記
支持構造は、永久磁石を磁束発生源とする環状の整磁手
段と、その整磁手段が有する挿通孔の内周面側に形成さ
れた空隙に配置される磁性流体とによって構成されてい
ること。従って、この技術的思想１に記載の発明による
と、操作体またはマイクロピペットは、環状の整磁手段
の挿通孔に挿通された状態で使用される。磁性流体に含
まれる磁性粉末は、整磁手段の発生する磁気回路の方向
に沿って整列させられる。その結果、空隙内に磁性流体
が保持され、その磁性流体によって操作体またはマイク
ロピペットの外周面が包囲される。

【００５８】（２） 請求項１乃至３、技術的思想１の
いずれか１つにおいて、前記支持構造の整磁手段は、前
記保持管の内壁面であって前記力センサの配設位置より
も基端側の位置に固定されていること。従って、この技
術的思想２に記載の発明によると、整磁手段を保持管の
内壁面に設けておけば、磁性流体が管外に露出すること
もなくなるので、磁性流体に塵埃等が混入して支持機能
やシール機能が低下する心配もなくなる。また、整磁手
段を基端側に固定すれば力センサのほうが先端側になる
ことから、力センサの感知領域に管内の加圧流体が作用
して誤差をもたらすような心配もなくなる。従って、管
内加圧時においても操作部分に加わる力の大きさを正確
に検知することができる。

【００５９】（３） 請求項１乃至３、技術的思想１，
２のいずれか１つにおいて、前記力センサは半導体式圧
力センサであること。従って、この技術的思想３に記載
の発明によれば、装置全体の小型化及び高感度化を図る
ことができる。

【００６０】（４） 請求項２，３、技術的思想１乃至
３のいずれか１つにおいて、前記マイクロピペットはガ
ラス管からなること。従って、この技術的思想４に記載
の発明によれば、流体の注入・吸引ができるばかりでな
く、電極としての役割を担わせることも可能となり、し
かも低コスト化に好都合となる。

【００６１】（５） 技術的思想１乃至４のいずれか１
つにおいて、前記マイクロピペットと前記整磁手段との
ギャップは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍに設定されるこ
と。従って、この技術的思想５に記載の発明によれば、
低摩擦化・低摩耗化を妨げることなく耐圧性能を向上さ
せることができる。

【００６２】（６） 技術的思想１乃至３、技術的思想
１乃至５のいずれか１つにおいて、前記支持構造と前記
力センサとは所定間隔を隔てて配置されていること。従
って、この技術的思想６に記載の発明によれば、操作部
をより確実に支持することができるため、操作部のガタ
つき防止を図ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、操作部分である操作体に加わる力の
大きさを正確に検知することができる力センサ付きマイ
クロマニピュレータを提供することができる。

【００６４】請求項２に記載の発明によれば、操作部分
であるマイクロピペットに加わる力の大きさを正確に検
知することができ、しかも耐圧性能に優れた力センサ付
きマイクロマニピュレータを提供することができる。

【００６５】請求項３に記載の発明によれば、上記の効
果に加え、操作性や耐久性のさらなる向上が図られると
ともに、いっそう優れた耐圧性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した実施形態１において力セン
サ付きマイクロマニピュレータを示す要部拡大断面図。

【図２】（ａ）はマイクロピペットと半導体式圧力セン
サとを示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図。

【図３】実施形態２の力センサ付きマイクロマニピュレ
ータを示す要部拡大断面図。

【符号の説明】

１，４１…力センサ付きマイクロマニピュレータ、２…
操作体としてのマイクロピペット、３…操作体保持管と
してのピペット保持管、３ａ…保持管の内壁面、１１…
力センサとしての半導体式圧力センサ、１３…感知領域
としてのマス部、２５…支持構造、２６…整磁手段とし
てのポールピース、２７…磁性流体、２８…空隙、２９
…永久磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 史人 名古屋市千種区青柳町６丁目５番地の１ メイツ千種青柳501

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作体保持管の先端部に設けられた力セン
   サの感知領域に操作体の一部を変位伝達可能に連結する
   とともに、磁性流体を接触部分に利用した支持構造を介
   して前記操作体を前記操作体保持管に間接的に保持させ
   たことを特徴とする力センサ付きマイクロマニピュレー
   タ。
2. 【請求項２】ピペット保持管の先端部に設けられた力セ
   ンサの感知領域にマイクロピペットの一部を変位伝達可
   能に連結するとともに、磁性流体をシール部分に利用し
   た支持構造を介して前記マイクロピペットを前記ピペッ
   ト保持管に間接的に保持させたことを特徴とする力セン
   サ付きマイクロマニピュレータ。
3. 【請求項３】前記支持構造は、前記操作体または前記マ
   イクロピペットの長手方向に沿って多段状に設けられて
   いることを特徴とする請求項１または２に記載の力セン
   サ付きマイクロマニピュレータ。