JPS61194417A - マニピユレ−タ付倒立型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 」紀巷づトル□ 本発明は、顕ｉ敢鏡の被観察物体に対して種々の微細な
操作を行うためのマイクロマニピュレータを備えたマニ
ピュレータイ」倒立型顕微鏡に関するものである。

瀦３米１月４ｊ この種従来のマニピュレータイ」倒立型顕微鏡は、例え
ば第１３図に示した如く、ステージ１と、ステージ１」
二に載Ｅされていて内部に細胞２ａが収納された培養容
器２と、ステージ１の上方に設けられていて内部にリン
グスリット３　ａを含むコンデンサレンズ３と、ステー
ジ１の下方に設けられたレボルバ−４に装着されていて
内部に位相板５ａを有する対物レンズ５と、取付金具６
を介してステージ１の下面に固定されていてそのガラス
針７ａが培養容器２内の細胞２ａ即ち顕微鏡の焦点位置
付近に延びているマイクロマニピュレータ７等を具備し
ていて、培養容器２内の細胞２ａにマイクロマニピュレ
ータフのガラス針７ａを穿刺して培養液中の酵素等を浸
透ゼしめる所謂プリソキングなる手技を行うように構成
されていた。そして、ガラス針７ａを一つの細胞２ａ内
に穿刺する際は、細胞２ａに与えるダメージを最小にす
るためにその先端部を細胞２ａに向って正確に位置決め
し微細に針先の振れや蛇行のないように操作しなければ
ならなかった。ところが、この従来例の場合、マニピュ
レータ７の操作部７ｂに直接手指を触れなければならな
いため、手指に生しる震えがマニピュレータ７を通じて
ガラス針７ａに伝達される虞れがあった。又、取イ」金
具６のステージ１への取付位置からガラス針７ａの針先
までの長さが長いためにガラス４ｉ　７　ａの針先が振
動し易く、その結果外的振動や手指に生じる震えが拡大
されてガラス針７ａに伝達される恐れがあった。そのた
め、ブリンキングの際は手指に生じる震えを極力抑えて
静かにマニピュレータ７を操作したり外的振動の影響が
静まるのをまって操作しなければならず、その操作が面
倒で細心の注意と相当の熟練と時間とを必要とするとい
う問題があった。

且−昨 本発明は、」−記聞頂点に鑑み、特に手指に生しる震え
を抑える必要がなく、外的振動の影響も少なくして、マ
ニピュレータを極めて容易且つ敏速に操作し得るよ・う
にしたマニピュレータ行倒立型〜ｊＪｉ微鏡を提供せん
とするものである。

」し−見 本発明によるマニピュレータ付倒立型顕微鏡は、ステー
ジとコンデンサレンズとの間に配置されていて光軸方向
にガラス針を保持すると共に光軸に直角な平面内で芯調
整可能な芯出し機構を備えているニードルボルダと、着
脱自在なステージの上面に設置されていて前記ニードル
ボルダを支持し且つ光軸に沿って−ＦＴ駆動可能な油圧
駆動部と、油圧伝達チューブを介して前記油圧駆動部と
接続された油圧操作部とからマイクロマニピュレータを
構成することにより、手に震えが生じてもガラス針に伝
達されず、ステージからガラス針の針先までの長さが短
くて振動しにくいようにしたものである。

ＵＩＬ 以下、第１図乃至第９図に示した一実施例に基づき本発
明の詳細な説明すれば、第１図及び第２図は夫々本発明
によるマニピュレータイ」倒立型顕微鏡の側面図及び正
面図を示しており、１０は顕微鏡本体、１１は照明系支
社、１２は顕微鏡本体１０に例えば実願昭５８−１３７
６５５号明細書に記載の如くメスアリ・オスアリ構造に
より着脱自在に固定されたステージ、１３はステージ１
２の」１方にて照明系支柱１１に取付けられたコンデン
サボルダ、１４ばコンデンサボルダ１３に支持されたコ
ンデンサレンズ、】５はステージ１２とコンデンサレン
ズ１４との間に配置されていて芯出し機構を備え且つガ
ラス針１６を垂下した状態で保持するニードルホルダ、
１７はステージ１２の上面にネジ止め固定されていてニ
ードルホルダ１５を着脱自在に支持し且つ上下方向に駆
動する例えば特公昭５７−２８１２２号公報に記載の如
き油圧駆動部、］８は顕微鏡本体１０外に配置され且つ
油圧伝達チューブ１９を介してガラス針１６と接続され
ていて油圧伝達チューブ１９内にシリコンオイル等を満
たすことによりガラス針１６巾の薬液等に圧力を加え針
先から薬液を押し出す操作を行うインジェクターである
。２０はステージ１２の下方にて顕微鏡本体１に」１下
動可能に装架されたレボルバ−１２１はレボルバ−２０
に固定された対物レンズ、２２は顕微鏡本体１０に枢着
され且つ例えば特公昭５２−４３６８８号公報に記載の
如き粗微動装置を介してレボルバ−２０と連結された一
対の準焦ハンドル、２３は取付ネジ２４により顕微鏡本
体１０に着脱自在に固定され且つその作動部分が準焦ハ
ンドル２２の一方の微動ハンドル２２ａに連結されてい
て該微動ハンドル２２ａにより駆動される例えば特公昭
５７−２８１２２号公報に記載の如き油圧操作部、２５
は油圧操作部２３と油圧駆動部１７の間を接続する油圧
伝達チューブ、２６は油圧伝達チューブ２７を介して油
圧操作部２３に接続された油圧操作部である。

更に、各部を詳細に説明する。

第３図及び第４図は夫々ニードルホルダ１５の一部破断
平面図及び縦断面図であって、２Ｂはそのオスアリ２８
ａが油圧駆動部１７のメスアリに嵌合し且つクランプネ
ジ２９の締め付けにより該メスアリに固定される環状の
支持枠、３０は支持枠２８内に光軸と直交する平面内で
移動可能に挿入されていると共に支持枠２８に螺合され
たハネセソｌ−３］、３１及び芯出しツマミ３２．３２
により中心に向って押圧されていて、凸；出しツマミ３
２．３２の進退により芯出しが行われる環状の芯出し枠
、３３は芯出し枠３０に嵌挿されていて支持枠２８を質
通し１つ芯出し枠３０に螺着された固定ネジ３４を締め
込むことにより芯出し枠３０に固定され口、つ緩めるこ
とにより芯出し枠３０から離脱し得るようになる環状の
ホルダ枠、３５ば基部がボルダ枠３３に水平状態で貫１
ｆｆｌ保持されＨつ先端部がホルダ枠３３の中心におい
て下方へ折れ曲がっていて該基部に油圧伝達チューブ１
９が接続され旧つ該先端部にクランプネジ３６を介して
ガラス針１６が接続されたり７字型のホルダである。

第５図及び第６図は夫々油圧駆動部１７の一部破断平面
図及び縦断面図であって、３７はステージ１２の−に面
にネジ１１−め固定されていて縦方向のメスアリ３７ａ
を有している取付台、３８は取付台３７に貫通＋Ｉス着
されていて−けに溝を有する）友は防１に用頭部３８が
形成され旧つ他端にザラバネ３９が嵌装されその後に和
動ハン１ζル４０が螺着されたピニオン軸である。尚、
ピニオン軸３８を固定して粗動ハンｌ−ル４０をねじ込
む方向に回転させると、ザラハネ３つが圧縮されて大き
な反発力が生し、これを利用してピニオン軸３８と粗動
ハンドル４０を一体的に動かず時の操作力を調整するこ
とができる。又、ピニオン軸３８と粗動ハンドル４０と
の間の摩擦力は、ザラハネ３９で生しる摩擦力により十
分大きく設定しであるので、Ｉ１１動ハンドル４０のみ
がピニオン軸３８に対して回転して緩むようなことはな
い。４１はメスアリ３７ａとＩＩχ合するオスアリ４２
を介して取付台３７に上下動可能に支持され目、つピニ
オン軸３８と噛合するラック４３を介して粗動ハンドル
４０により一１＝　−Ｆ　ｆｆすＪせしぬられるシリン
ダ、４４はシリンダ４１内を油室４１ａと空室、４１ｂ
とに区分するローリングダイヤフラム、４５は一端がロ
ーリングダイヤフラム４４に固定されたビス１ン杆、４
６はシリンダ゛４１に１：１−ラガイト４７を介して」
１下方向に移動可能に装架されていて下端がビス）・ン
杆４５のａｈ端と接続され■つ背部にニードルホルダ１
５の支持枠２８のオスアリ２８ａと嵌合するメスアリ４
６ａが形成されたスライド台である。

第７図は油圧操作部２３の縦断面図であって、４８は準
焦ハンドル２２と同軸に顕微鏡本体１０に固定された取
付はリング４９に取付ネジ２４により着脱自在に固定さ
れた筒状のフレーム、５０はフレーム４９の端部に固定
されたヘッド、５１は準焦ハンドル２２と同軸的にフレ
ーム４８に枢着されていて一端にＹ４．Ｂ焦ハンドル２
２の激動ハンドル２２ａと圧接嵌合するゴム等の弾性材
製の伝達ドラム５２が固着され珪つ他端に回転軸と平行
なキーａ５　］　ａ付きの伝達ドラム５１ｂが形成され
た伝達軸、５４はヘッド５０に螺着されたシリンダ、５
５はシリンダ５４の内部端に伝達軸５１と同軸で目つ軸
方向に進退可能に螺着せしめられてい゛ζζ外部部植設
されたピン５６がキー溝５１ａと滑合するねじ軸、５７
はシリンダ５４内を油室５４ａと空室５１１ｂとに区分
するローリングダイヤフラム、５８は一端がローリング
ダイヤフラム５７に固定され且つ他◇；１；がねじ軸５
５の中心孔に嵌挿されその内底部に当接せしめられたピ
ストン杆である。ここで、微動ハンドル２２ａの一回転
で対物レンズ２１が２００７７　ｍ移動し、一方微動ハ
ンドル２２ａの回転が伝達ドラム５２．伝達軸５１．ね
じ軸５５を介してピストン杆５８の軸方向移動に転換さ
れることによりローリングダイヤフラム５７が移動せし
められ、その結果対物レンズ２１の移動量に対応する逍
の油が油圧伝達デユープ２５を介して油圧駆動部１７に
与えられることにより対物レンズ２１と同じ距離だけ同
方向にニードルボルダＩ５が移動せしめられるように設
定されているものとする。

対物レンズ２１とガラス針１６の間が空気の場合は上記
の説明になるわｉＪだが、操作を加える細胞は培養液、
水等の液体中に入っている場合が多く、液体中でピント
位置を移動さ−ｌると光路長が変化し、結果的に対物レ
ンズの作動距離が変化することになり、最初に合わせた
ガラス針１６のピントがずれてくる。液中の光路長の変
化分をΔｌとすると、Δ７！／ｎ（ｎは液体の屈折率）
が対物レンズ２１の作動距離の変化分になる。この誤差
を補償するため、わし軸５５のネジピッチを適宜選択し
、微動ハンドル２２ａによる対物レンズ２１の移動量と
ニードルホルダ１５の移動量との比を前記液体の屈折率
ｎ付近に選んでやることで、この問題が解決できる。

第８図は油圧操作部２６の縦断面図であって、５９は基
台、６０は支柱６１を介して基台５９上に固定されてい
て中央部に長溝６０ａが形成されたハンドレスト、６２
は基台５９」−に固定された筒状のフレーム、６３はフ
レーム６２の側壁に固定されたシリンダ、６４はシリン
ダ６３内を油室６３ａと空室６３ｂに区分するローリン
グダイヤフラム、６５は一端がローリングダイヤフラム
６４に固定されたビス１〜ン杆、６６は基台５９上に固
定され且つ水平方向（第８図矢印Ｃ方向）に摺動可能で
あると共にピストン杆６５の他端と接続されていて上部
に頭部が球状のレバー６６ａを有しているスライダ、６
７はフレーム６２の頂壁に上下方向に進退可能に螺着さ
れた支持枠、６８は支持枠６７に回動可能に支持されて
いて下部にレバー６６２の頭部と嵌合する凹部６８ａが
形成されたボール、６９は下端がボール６８の上部に固
着されたシリンダ、７０は下端がシリンダ６９の上端に
固着され且つ中途部が長ａ６０　ａにより矢印Ｂ方向に
案内されたｉ戚動ジョイステ・ツクである。

そして、ジョイステ・ツク７０の振動によりボール６８
が回動してスライダ６６が摺動せしめられるようになっ
ている。７１はシリンダ６９内を油室６９ａと空室６９
ｂに区分するローリングダイヤフラム、７２は油室６３
ａ及び６９ａの間を接続する油圧伝達チューブ、７３は
下端がローリングダイヤ）ラム７１に固定されたピスト
ン杆、７４はジョイステック７０の」一端にジョイステ
ック７０の中心軸の周り（第８図矢印Ｃ方向）に回転可
能に装架されていると共に図示しないねし軸を介してピ
ストン杆７３の上端と連結されていてその回転によりピ
ストン杆７３を軸方向に移動せしめる粗動ツマミである
。尚、ハンドレスト６０の長溝６０ａの両端縁がジョイ
ステック７０の揺動範囲を決めるストッパとして役割を
果たしている。

第９図は上記の油圧駆動系全体の構成を示す概略図であ
って、ニードルホルダ１５を駆動する油圧駆動部１７は
ス１〜ローク１２＋＋ｍのシリンダ容量を有しているの
で、各油圧操作部２３及び２６のストロークの合旧が１
２１蒙を越えないように各油圧操作部２３及び２６にス
トッパを設けて各ローリングダイヤフラムの破損を防止
している。尚、本実施例の場合、各油圧操作部２３及び
２６を油圧駆動部１７に対して直列に接続しているが並
列に接続しても良い。又、油圧駆動部１７のストローク
を越えない範囲で各油圧操作部のストロークの合計を設
定できれば、油圧操作部は何台設定しても良い。又、本
実施例の場合ピント合せに連動する油圧操作部２３を準
焦ハンドル２２の微動ハンドル２２ａに連結しているが
、直接対物レンズ２１やレボルバ−２０の−に下駆動機
構と連結せしめて良い。

本発明によるマニピュレータ付倒立型顕微鏡は、上述の
如く構成されているから、まずステージ１２」二に載置
した標本に対し準焦ハンドル２２によりピント合せ作業
を行う。次に準焦ハンドル２２の微動ハンドル２２ａに
油圧操作部２３を連結する。

次にガラス針１６のセツティングに入るが、最初はコン
デンサレンズ１４が邪魔になるので跳ねのけるか又は外
しておく。又、油圧駆動部１７の粗動ハンドル４０を操
作してニードルホルダ１５の支持枠２８を充分上方に上
げておく。そして、ボルダ枠３３のホルダ３５に適当な
長さのガラス針１６を取付けてからホルダ枠３３を芯出
し枠３０に嵌め込み固定ネジ３４により固定する。次に
、粗動ハンドル４０と油圧操作部２６の粗動ツマミ７４
を併用してニードルホルダ１５を下降せしめ、ガラス針
１６の先端をピント位置のわずかに上方に持ってくる。

この時４×〜１０×の対物レンズ２１を用いれば、ガラ
ス釧１６の先端が視野の中に白い点となって現れてくる
。ここで、芯出しツマミ３２．３２を進退さ・せ゛ζ芯
出し枠３０の位置調整を行・うごとによりガラスｔ１】
６を視野の中央に持ってくる。更には接眼レンズのクロ
ス目盛を用いて正確に中心に持ってくればなお良い。次
に、油圧操作部２６の微動ジョイステック７０をゆっく
りと揺１・ＩＩ操作して下限ストッパ位置まで倒ず。

更にその状態のまま和動ツマミ７４を回転させてガラス
針１６を下降させその先端をピント位置に一致させれば
、全体のセツティングが完了する。

次に培養細胞に対するブリンキングに入るが、微動ジョ
イステック７０を揺動操作すると、ピント位置を下限に
して１００〜５００７７　ｍ位のガラス針１６の−１−
下動が可能である。又、ピント位置を修正するために微
動ハンドル２２ａを回転させると、その動きが油圧操作
部２３から油圧駆動部１７に伝達されてニードルボルダ
Ｉ５の下限位置も連動する。従って、ブリンキングを行
う場合に培養容器の底面や培養細胞の表面が一様な平面
でなくでも、常に細胞のピントの合っている位置へガラ
ス針１６の針先が下降してくるので、誤って針先で容器
の底面を突いてガラス針１６を破損してしまうことが自
動的に防止され、その結果次々とブリンキングを行うこ
とができる。又、この場合、ガラス針１６が環状のホル
ダ３５を介して環状のニードルボルダ１５に保持されて
いるので、コンデンサレンズ１４と標本との間で位相差
検鏡を損うことはない。

第１０図及び第１１図は夫々ニードルホルダ１５の他の
例の一部破断平面図及び縦断面図であって、これは上記
例のホルダ枠３３の代りに透明円板７５を芯出し枠３０
に嵌着せしめ、この透明円板７５の中央部においてボル
ダ３５の基部を保持するようにしたものであり、ホルダ
３５の被保持　・部（基部）からガラス針１６の針先ま
での長さが短くなる。又、この場合も透明円板７５でホ
ルダ３５を保持するので、コンデンサレンズ１４と標本
との間で位相差検鏡を損うことはない。

第１２図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々油圧操作部２６の他の
例の断面図及び微動ハンドルの側面図であって、これは
上記例の倣動ジョイステック７０及び粗動ツマミ７４の
代りに微動ハンドル７６゜ねじ軸７７及び粗動ハンドル
７日、ねじ軸７９を用いてシリンダ６３及び６９を駆動
するようにし、更に微動ハンドル７６にシリンダ６３側
に固定されたビン８０が滑合する長溝７６ａを設けてこ
の両端縁をストッパとして構成したものである。

−発」Ｌ例］Ｌ町 上述の如く、本発明によるマニピュレータ付倒立型顕微
鏡は、ニードルボルダ１５を油圧駆動方式にして遠隔操
作するようにしているので、手指に震えが生じてもガラ
ス針１６には伝達されない。

又、ニードルホルダ１５がステージ１２の上方に位置し
ていると共に油圧駆動部１７がステージ１２の上面に設
置されているので、その設置位置からガラス針１６の針
先までの長さが短かくなり振動しにくくなる。従って、
操作の際手指に生じる震えを意識して抑える必要はなく
、外的振動の影響も少なくて、マニピュレータを容易且
つ敏速に操作することができる。例えば、ブリンキング
を行う場合、従来は１時間に約５００個の細胞を処理す
るのが限度であったのに対し、本発明の場合１０００〜
２０００個の細胞の処理が可能になる。又、ガラス針上
下動のための操作部２６は油圧伝達チューブ２７．２５
を介して油圧駆動部１７と接続されているだけなので、
顕微鏡本体１０に対して自由な位置に設置でき、操作性
に優れている。又、マニピュレータがステージ１２の上
面に取り付くだけの構成だから、ステージ１２を交換す
るだけでマニピュレータ付倒立型顕微・鏡から通常の倒
立型顕微鏡への転換が容易でシステム性に優れている。

又、ガラス針１６が中抜き又は透明の部材を介して環状
のニードルホルダ１５に光軸方向に保持されているので
、位相差検鏡を１０うこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明によるマニピュレータ付
倒立型顕微鏡の一実施例の側面図及び正面図、第３図及
び第４図は夫々上記実施例のニードルホルダ１５の一部
破断平面図及び縦断面図、第５図及び第６図は夫々」１
記実施例の油圧駆動部１７の一部破断平面図及び縦断面
図、第７図は上記実施例の油圧操作部２３の縦断面図、
第８図は上記実施例の油圧操作部２６の縦断面図、第９
図は」１記実施例の油圧駆動系全体の構成を示す概略図
、第１０図及び第１１図は夫々ニードルホルダ１５の他
の例の一部破断平面図及び縦断面図、第１２図は（Ａ）
及び（Ｂ）は夫々油圧操作部２６の他の例の断面図及び
微動ハフ１゛ルアＧの側面図、第１３図は従来例の一部
破断側面図である。 １０・・・・顕微鏡本体、１１・・・・照明系支柱、１
２・・・・ステージ、１３・・・・コンデンサホルダ、
１４・・・・コンデンサレンズ、１５・・・・ニードル
ホルダ、１６・・・・ガラス針、１７・・・・油圧駆動
部、１８・・・・インジェクター、１９．２５．２７・
・・・油圧伝達チューブ、２０・・・・レボルバ−１２
１・・・・対物レンズ、２２・・・・準焦ハンドル、２
３．２６・・・・油圧操作部、２４・・・・取付ネジ。 既 ｌＱ 和 ｑつ 六 １１０図 才１１図 １１２図 “（Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被観察物体に対して種々の微細な操作を行うためのマイ
   クロマニピュレータを備えたマニピュレータ付倒立型顕
   微鏡において、ステージとコンデンサレンズとの間に配
   置されていて光軸方向にガラス針を保持すると共に光軸
   に直角な平面内で芯調整可能な芯出し機構を備えている
   ニードルホルダと、着脱自在なステージの上面に設置さ
   れていて前記ニードルホルダを支持し且つ光軸に沿って
   上下駆動可能な油圧駆動部と、油圧伝達チューブを介し
   て前記油圧駆動部と接続された油圧操作部とからマイク
   ロマニピュレータを構成したことを特徴とするマニピュ
   レータ付倒立型顕微鏡。