WO2011122436A1 - マイクロインジェクション装置 - Google Patents
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Abstract
細胞等への導入物質の導入を、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理能力の向上が可能なマイクロインジェクション装置を提供する。複数の注入針(11)を個別に移動可能な複数の搬送手段(4)を設ける。搬送手段(2)は、第1の移動体(41)と第2の移動体(42)とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を少なくとも持つ。第1の移動体(41)は基台(40)に進退自在に設置され、第1の移動体(41)の上に第2の移動体が直交方向に進退自在に設置される。第1の移動体(41)および第2の移動体(42)をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段(45)および第2の進退駆動手段(46)を共通の基台(40)に設置する。
Description
本出願は、2010年3月30日出願の特願2010-077677の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
この発明は、顕微鏡下で、細胞等の被導入体内に遺伝子制御因子等の導入物質を微小な注入針により導入するマイクロインジェクション装置に関する。
代表的な細胞内への物質導入方法には、エレクトロポレーション(電気的)、リポフェクション(化学的)、ベクター法(生物的)、マイクロインジェクション法(機械的)、レーザインジェクション(光学的)がある。電気的な方式は、大電流によって細胞膜を破るため細胞の損傷が大きい。化学的方式は、導入できる遺伝子に制限があり、導入効率が低い。生物的方式は導入できる遺伝子の種類に制限があり、また安全性の問題といった欠点があった。マイクロインジェクション法はインジェクション位置を高精度で制御することで確実に細胞内に物質を導入することが出来る特長がある。キャピラリ(微小針)を用いてマイクロインジェクションを行う方法が特許文献1に記載されている。
細胞内に遺伝子を導入する方法には上記の方式が挙げられるが、確実性と効率性の両方を有した技術はまだ無い。細胞1個1個に遺伝子を導入するマイクロインジェクション法は最も確実な方法であるが、その操作には熟練と時間を要し、そのためスループットが低いことが問題であった。マイクロインジェクション法のスループットを高くする手法として特許文献2に上げられるように多数の注入針を規則的に配列したマイクロキャピラリーアレイを開発し、これに対応した位置にチャンバーを有するマイクロチャンバーアレイを用いて、一括導入を試みた例がある。
図23に、マイクロインジェクション法を適用した装置の従来例を示す。このマイクロインジェクション装置では、被導入体である細胞を収容したシャーレ90を容器載置台91で把持し、シャーレ90の内部の局部平面画像を撮像手段92で撮像し、その平面画像を画像処理手段93で処理することにより、細胞の位置情報を得る。この容器載置台91を、XYステージ装置からなる水平2軸方向の容器位置調整手段94によって移動させることで、注入針95の挿入方向に細胞が位置するように細胞の位置決めを行う。次に、注入針95を保持したマニピュレータを、Zステージ装置96を有する注入針搬送手段97によって注入針95の挿入方向に移動させる。このように、位置決めされた細胞に対して注入針95を突き刺し、注入針95の内部に充填された導入物質を細胞に導入する。これらの一連の動作は、制御装置98の制御により自動的に行なわれる。注入針搬送手段97には、超音波モータやボールねじが使用される。
細胞の形状、大きさ、弾性力が異なるため、細胞に対する注入針の位置制御を一括で行う特許文献2などのマイクロキャピラリーアレイ方式では、多くの細胞に対して針が刺さらないか、或いは、多くの細胞を破壊するといった結果になっている。また、マイクロキャピラリーアレイを用いる方式は細胞をマイクロキャピラリーアレイと同位置に配列させる必要があるため、培養液内で移動可能な浮遊細胞のみに対応でき、培地やシャーレの底に付着した細胞には使用することができない。
マイクロインジェクション法のハイスループット化のために導入物質の導入速度の向上やマニピュレータの位置決め速度の向上が図られている。現在1秒以下で1個の細胞の導入処理を実現したものがある。しかし、医療用途の要求では、導入物質の種類を問わないこと、導入効率が高いこと、及び、物質導入細胞を大量に供給できることが要求され、特に重要な物質導入細胞を大量に供給できる要求は現状では満たすことができない。
複数の注入針を使用したくても、現状は注入針を装備したマニピュレータの寸法が大きいためマニピュレータの複数配置が出来ないといった問題がある。また、現在のマイクロインジェクション装置では細胞の位置決めには細胞が入ったシャーレステージを稼動し、注入針を装備したマニピュレータは細胞に注入針を穿刺する方向のみに稼動するため、複数の細胞の位置決めを同時に行うことが出来なかった。
例えば図23と共に前述したような現在のマイクロインジェクション装置では、細胞を位置決めするために細胞を収容したシャーレ90を支持する容器位置調整手段94を移動させ、注入針95を装備したマニピュレータを、細胞に注入針95を挿入する方向にのみ移動させるため、複数の細胞を位置決めして各細胞に注入針を同時に挿入することができなかった。また、注入針95の注入針搬送手段97において、注入針95が、直行するX軸方向、Y軸方向の2自由度を移動する場合、例えばX軸移動機構上にY軸移動機構を積み重ねるように配置していた。そのため、X移動機構は注入針とY軸移動機構との両者を駆動することになるため、高速移動が困難であった。
この発明の目的は、細胞等の被導入体への導入物質の導入を、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理効率の向上が可能なマイクロインジェクション装置を提供することである。
この発明のマイクロインジェクション装置は、内部に導入物質が充填された注入針を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入する装置であって、前記被導入体の入った容器の位置を調整する容器位置調整手段と、この容器位置調整手段で位置調整された容器の内部の被導入体に対して複数の注入針をそれぞれ個別に移動可能に移動させる複数の搬送手段と、前記容器位置調整手段により位置調整された前記容器の内部の画像を拡大用のレンズを通して撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた画像から被導入体の位置を判定する位置判定手段と、この位置判定手段によって得られた位置情報に応じて前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる制御手段とを備える。
前記搬送手段は、少なくとも第1の移動体と第2の移動体とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を持っていて、第2の移動体に前記注入針を支持し、前記第1の移動体が第1のガイドを介して基台に直線方向に進退自在移動可能に設置され、第1の移動体の上に第2のガイドを介して第2の移動体が、前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置され、前記第1の移動体および第2の移動体をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段が前記基台に設置され、前記第2の進退駆動手段の出力部材が、第2の移動体に対して進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触するようになっている。
この構成によると、前記搬送手段は、移動体と進退駆動手段を分離し、各自由度に対する進退駆動手段をいずれも基台に設置したため、搬送手段を小型化でき、また移動体の質量を低減できて搬送手段の高速駆動が可能となる。各自由度に対する進退駆動手段をいずれも基台に設置したが、基台に対して第1の移動体を介して設置される第2の移動体に対しては、第2の進退駆動手段の出力部材が、その進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触するため、第1の移動体の移動した位置に係わらず、第2の進退駆動手段の進退駆動を第2の移動体に伝達することができる。また、搬送手段を小型化できるため、細胞等の被導入体が入ったシャーレ等の容器の周辺に複数の搬送手段を配置することができる。そのため複数の被導入体に対して注入針先端の位置決めを同時に行うことが出来、一度に多数の被導入体へのインジェクション処理を実行することが出来、ハイスループット化が可能となる。
被導入体の導入に際しては、被導入体を収容した容器の位置を容器位置調整手段で調整し、位置調整された容器の内部の平面視画像を撮像手段で撮像し、その画像から細胞位置を位置判定手段で判定することで各注入針の担当する細胞等の被導入体を決定する。このとき、拡大用のレンズにより前記容器を局部的に拡大し、細胞等の被導入体の位置を画像処理することで、被導入体の位置を精度良く認識できる。また、例えば、認識した細胞等の被導入体の画像内での位置関係から、各搬送装置で担当する被導入体を決定することができる。このように各注入針の担当する被導入体を決定した後、各注入針を個別の複数の搬送手段で移動させて各被導入体に注入針をそれぞれ挿入することにより、各被導入体に導入物質を導入する。このため、細胞等の複数の被導入体への導入物質の導入を同時に行うことができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。
また、少なくとも2種類以上の種類の異なる導入物質を注入針毎に充填しておき、同じ被導入体に順次導入することにより、被導入体に複数種の導入物質のあらかた同時導入が可能となる。よって、注入針への導入物質の入れ替えなく複数種の導入物質の導入ができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。
この発明において、前記搬送手段は、前記第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段の出力部材が、共に、それぞれ第1の移動体および第2の移動体に対して進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触する構成であっても良い。第1の移動体に対しては、必ずしも進退駆動手段の出力部材を進退移動可能な方向と直交する方向に移動可能に連結または接触させる必要はないが、第1の進退駆動手段と第2の進退駆動手段の形式を統一することで、構成が簡素化される。
この発明において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記移動体とこの移動体を設置した部材との間に弾性体を配置し、この弾性体によって、移動体を進退駆動手段の出力部材に押し付けても良い。前記弾性体は、コイルばねとするのが良い。弾性体で押しつける構成とすることで、連結手段を設けることなく、進退駆動手段の出力部材の進退両方向の移動を移動体に伝達することができ、構成が簡素化できる。弾性体としてコイルばねを用いると、長い移動範囲に渡って適切な弾性が得られる。
この発明において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記移動体とこの移動体を設置した部材とに、互いに向き合う磁極の向きが同じになるように永久磁石を配置し、磁気反発力により移動体を前記進退駆動手段の出力部材に押し付けても良い。また、前記搬送手段における永久磁石は、互いに向き合う磁極の向きが異なるように配置して、磁気吸引力により移動体を前記進退駆動手段の出力部材に押し付けるようにしても良い。磁気反発力または磁気吸引力により押しつける構成とした場合も、連結手段を設けることなく、進退駆動手段の出力部材の進退両方向の移動を移動体に伝達することができ、構成が簡素化できる。
この発明において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して押し付ける構成とした進退駆動手段につき、前記出力部材と前記移動体の前記出力部材が接する部分のいずれか一方の形状が半球状または半円柱状であっても良い。半球状または半円柱状であれば、接触部で円滑に相対移動ができる。
この発明において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して押し付ける構成とした進退駆動手段につき、この進退駆動手段の出力部材と、前記移動体とが、ボールまたはローラを介して接触するようにしても良い。ボールまたはローラを介して接触させる構成とした場合も、接触部で円滑に相対移動ができる。
この発明において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して押し付ける構成とした進退駆動手段につき、この進退駆動手段の出力部材と前記移動体との接触部のいずれか一方または両方に、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブテン、フッ素樹脂、およびグラファイトのいずれかからなる低摩擦化用のコーティングが施されているのが良い。これらのコーティングが施されていると、接触部で相対移動がより一層円滑に行われる。
この発明において、前記搬送手段の第2の進退駆動手段の出力部材は、第2の移動体に対して、第1の移動体の移動方向に対し移動自在になるように第3のガイドを介して連結して良い。第3のガイドを介して連結してあると、出力部材の高速動作時にも、出力部材の進退両方向の駆動伝達が確実に行える。第3のガイドを介して連結した場合、必ずしも弾性体や磁石で押し付ける必要はないが、押し付けによって第3のガイドでの予圧を与えることができる。予圧が与えられていると、出力部材の動作に対する移動体の追随性が向上する。
前記第3のガイドを設けた場合に、さらに出力部材と前記第3のガイドとを、第1の移動体の移動方向に対し移動自在になるように第4のガイドを介して連結してもよい。第3のガイドと第4のガイドとを2段に介在させることで、より一層円滑に、出力部材の移動方向に対する直交方向の移動が円滑に行われる。
この発明において、前記搬送手段における各進退駆動手段は、複数の圧電素子が積層されて積層方向に伸縮する圧電素子積層体を用いても良い。駆動源として積層型の圧電素子を用いた場合は、搬送手段をより一層小型化できて、前記容器の周囲の限られたスペースに多数の搬送手段を配置でき、それだけ多数の注入針を使用することができてインジェクション処理の効率向上が可能となる。
駆動源として積層型の圧電素子を用いた場合に、前記搬送手段における前記圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、複数の圧電素子積層体を平行に配置し、これら複数の圧電素子積層体を、締結部材を介して伸縮方向に直列に接続しても良い。このように複数本の圧電素子積層体を平行に配置して直列接続した場合、コンパクトな構成でより一層大きな変位が得られる。注入針の先端が、撮像手段によって得られた画像における所定視野内全域を移動可能にするためには、搬送手段による注入針の移動距離は1mm以上であることが望ましいが、上記の圧電素子積層体の配置,接続構成とすることで、大きなスペースを要することなく、注入針に必要な移動量を十分確保することができる。
この構成の場合に、前記搬送手段における圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、圧電素子積層体の伸縮をその伸縮方向と直交する方向の変位に拡大する拡大機構を有するものとしても良い。前記拡大機構は、例えばリンク機構とする。拡大機構を有すると、注入針に必要な移動量を確保するうえで、より効果的なものとなる。リンク機構によると、簡単な構成の拡大機構とできる。
圧電素子積層体の伸縮をその伸縮方向と直交する方向の変位に拡大する拡大機構を有する場合、および伸縮方向と平行な方向の変位に拡大する拡大機構を有する場合のいずれにおいても、前記リンク機構は、次の構成のものが採用できる。すなわち、前記リンク機構は、1つの固定ジョイントと2つの可動ジョイントと2つのリンクとからなるクランク・スライダ機構を有し、このクランク・スライダ機構は、前記圧電素子の伸長方向の変位を、前記2つの可動ジョイントおよび2つのリンクを介して、固定ジョイントの円周上の任意の方向に変換し更に変位を拡大可能としても良い。リンク機構をこの構成した場合、部品点数の削減や寸法の小型化が図れる。
前記搬送手段における圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、圧電素子積層体の伸縮をその伸縮方向と平行な方向の変位に拡大する拡大機構を有するものであっても良い。この場合も、前記拡大機構は、例えばリンク機構とする。伸縮方向と平行な方向の変位に拡大するようにした場合も、注入針に必要な移動量を確保するうえで、より効果的なものとなる。
この発明において、前記注入針を移動させる搬送手段が、前記容器位置調整手段で位置調整される容器内の被導入体の周囲に複数個配置されていても良い。注入針を移動させる搬送手段が被導入体の周囲に複数個配置されていると、コンパクトな構成で複数種類の導入物質の導入が行える。
この発明において、被導入体が細胞であり、導入物質が、DNAおよびタンパク質等の遺伝子制御因子であっても良い。このような細胞への遺伝子制御因子の導入の場合に、この発明における、複数の注入針で効率良く確実に行うことができて、処理効率の向上が可能という利点が、効果的に発揮される。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
(A)はこの発明の一実施形態にかかるマイクロインジェクション装置の概念図、(B)はその一部の側面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段の配置構成を示す平面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構を示す一部省略平面図および正面図である。
同搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構を示す平面図および正面図である。
同搬送手段の進退駆動手段の一例を示す断面図である。ある。
同マイクロインジェクション装置における容器位置調整手段の一例を示す平面図である。
同搬送手段の進退駆動手段における出力部材と移動体との接触部の一例を示す拡大平面図である。
同搬送手段の進退駆動手段における出力部材と移動体との接触部の他の例を示す拡大平面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構の他の例を示す平面図および正面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構のさらに他の例を示す平面図および正面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構のさらに他の例を示す平面図および正面図である。
同マイクロインジェクション装置における搬送手段のX軸移動機構およびY軸移動機構のさらに他の例を示す平面図および正面図である。
同搬送手段におけるZ軸移動機構の一例の縦断面図とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。
同搬送手段における進退駆動手段とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す他の例の図である。
同搬送手段における進退駆動手段とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせたさらに他の例を示す図である。
同搬送手段における進退駆動手段とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせたさらに他の例を示す図である。
同進退駆動手段におけるリンク機構の一構成例を示す平面図、(B)は同リンク機構の他の構成例を示す平面図およびその部分拡大断面図、(C)は同リンク機構のさらに他の構成例を示す平面図である。
同搬送手段における進退駆動手段とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせたさらに他の例を示す図である。
同搬送手段の進退駆動手段におけるリンク機構のさらに他の構成例を示す平面図である。
同搬送手段における進退駆動手段とその制御系の概念構成のブロック図とを組み合わせたさらに他の例を示す図である。
同進退駆動手段のリンク機構の一構成例を示す平面図である。
同リンク機構の他の一構成例を示す平面図である。
従来例の概念図である。
この発明の一実施形態を図1(A),(B)ないし図7と共に説明する。図1(A),(B)は、このマイクロインジェクション装置の概念図を示す。このマイクロインジェクション装置は、内部に導入物質の充填された微小な注入針11を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入する装置である。被導入体は、例えば細胞である。この細胞は、人体の細胞であっても、他の任意の動物や植物等の生物の細胞であっても良い。
このマイクロインジェクション装置は、容器位置調整手段1と、複数の注入針11に対して個別に設けたマニピュレータである複数の搬送手段4と、この搬送手段4を導入準備位置と退避位置との間で進退させる搬送手段退避機構39と、撮像手段2と、位置判定手段3と、装置全体の動作を制御する制御装置5とを備える。制御装置5は、後に具体的に説明する。
容器位置調整手段1は、被導入体を収容するシャーレ等の容器12が載置状態に保持された容器載置台13を水平な直交2軸方向に移動させて容器12の位置を調整する手段であり、XYステージ装置6により構成される。XYステージ装置6は、例えば図6に平面図で示すように、基台181にガイド182を介してY軸方向に移動自在に設置された下側可動台183と、この下側可動台183上のガイド184を介してX軸方向に移動自在に設置された上側可動台185と、上記下側可動台183および上側可動台185を可動方向に進退させる各軸の可動台駆動機構186,187とで構成される。可動台駆動機構186,187は、超音波モータやリニアモータであっても、モータとボールねじ等の回転・直線運動変換機構とでなるものであっても良い。上側可動台185に、図1(A)の上記容器載置台13が設置され、または上側可動台185自体が、上記容器載置台13となる。なお、この明細書でいうX軸、Y軸、Z軸は、マイクロインジェクション装置の全体における共通の座標系として定められる直角座標の各軸を表すものではなく、それぞれ個別の装置説明での各自由度に対する軸として表される。
図1(A)において、撮像手段2は、容器載置台13の上方の所定位置に、シャーレ等からなる容器12を俯瞰するように1台だけ設置される。撮像手段2は、容器12の内部を局部的に拡大した平面視画像等の画像を、拡大用のレンズ2aを通して撮像するカメラなどであり、その画像は画像処理手段7によって処理される。
位置判定手段3は、前記撮像手段2によって得られた画像から被導入体の位置を判定する手段であり、例えば前記制御装置5の一部として含まれる。位置判定手段3は、画像処理手段7による画像処理結果を、適宜設定された設定基準と照合することなどで、被導入体の位置を判定する。例えば、位置判定手段3は、全体画像内での各被導入体の位置関係から、各被導入体の位置を判定する。
搬送手段4は、個々の注入針11をそれぞれ移動させるXYZステージ装置等からなる手段であり、複数設けられる。これら複数の搬送手段4は、図2に平面図で示すように、容器載置台13の上方に位置して、容器12を囲むように、容器12の中心に対して略放射状に配置される。同図の例では、搬送手段4は、容器12の左右にそれぞれ複数個(例えば3個)ずつが等角度間隔で配置され、左右の搬送手段4は、互いに放射中心に対して同一直線上に対向して位置している。
図1(A)において搬送手段4は3自由度を有する。そのうちの1自由度を担う移動機構は、容器載置台13に対して水平方向の直交する2方向(X軸方向,Y軸方向)のうち一方向(X軸方向)に、第1の移動体41共に注入針11を移動させるX軸移動機構14である。他の1つの自由度を担う移動機構は、水平方向の直交する2方向のうちの他の一方向(Y軸方向)に、第2の移動体42と共に注入針11を移動させるY軸移動機構15である。さらに他の1つの自由度を担う移動機構は、容器12の内部に向けて傾斜する方向となる注入針中心軸方向に注入針11を移動させるZ軸移動機構16である。
図3(A),(B)に示すように、X軸移動機構14を構成する第1の移動体41は、搬送装置4の基台40に第1のガイド43を介して直線方向(X軸方向)に進退自在移動可能に設置されている。Y軸移動機構15を構成する第2の移動体42は、第1の移動体41の上に第2のガイド44を介して前記直線方向(X軸方向)と直交する直線方向(Y軸方向)に進退自在に設置されている。第1の移動体41および第2の移動体42は、それぞれ矩形の板状とされている。図1(B)のように、第2の移動体42の上に、Z軸移動機構16が搭載されている。Z軸移動機構16は、注入針11の導入角度が下向きに傾斜した所定角度となるように設置される。また、基台40は、搬送手段退避機構39により進退させられる。
図3(A),(B)において、第1の移動体41および第2の移動体42をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46は、前記基台40に設置されている。第1の進退駆動手段45の出力部材45aは、第1の移動体41に対してこの第1の移動体41が進退移動可能な方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に対して移動が自在に接触している。第2の進退駆動手段46の出力部材46aは、第2の移動体42に対してこの第2の移動体42が進退移動可能な方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に対して移動が自在に接触している。
第1のガイド43は、基台40上に設置されたレール43aと、第1の移動体41の下面に設けられて前記レール43aに沿って進退自在な直動転がり軸受等の被案内体43bとでなり、2個が互いに平行に設けられている。第2のガイド44は、第1の移動体41の上に設置されたレール44aと、第2の軌道体42の下面に設けられて前記レール44aに沿って進退自在な直動転がり軸受等の被案内体44bとでなり、2個が互いに平行に設けられている。第1,第2のガイド43,44のレール43aは、長さ方向に沿って案内溝(図示せず)が設けられており、直動転がり軸受からなる被案内体43b,44bは、前記案内溝に脱落不能に嵌まり込んだ転動体(図示せず)を有する。
第1の進退駆動手段45は、出力部材45aを駆動手段本体45bで直線方向に進退させる手段である。駆動手段本体45bは、出力部材45aを進退させることができるものであれば良く、例えば、図5に示す圧電素子の積層体、超音波モータ、またはモータとボールねじ等送りねじ機構の組み合わせ等とされるが、この実施形態では図5の圧電素子の積層体の構成が用いられる。図5の構成については後に説明する。第2の進退駆動手段46は、出力部材46aを駆動手段本体46bで直線方向に進退させる手段であり、第1の進退駆動手段45と同様な構成とされる。
進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aは、移動部体41,42に単に接して移動力を与えるようにしているが、図4(A)に示すように反対側から弾性体121,122によって押し付ける構造とすることで、正逆両方向に自在に駆動可能となる。具体的には、第1の進退駆動手段45の設置側とは反対側で、基台40に設けられた弾性体支持部40aと第1の移動体41との間に弾性体121を配置し、この弾性体121によって、第1の移動体41を第1の進退駆動手段45の出力部材45aに押し付けている。第2の移動体42に対しても、第2の進退駆動手段46の設置側とは反対側で、第1の移動体41に設けられた弾性体支持部41aと第2の移動体42との間に弾性体122を配置し、この弾性体122によって、第2の移動体42を第2の進退駆動手段46の出力部材46aに押し付けている。前記弾性体121,122は、例えばコイルばねとする。コイルばねを用いると、長い移動範囲に渡って適切な弾性が得られる。弾性体121,122は、ばね定数1N/ mm以下のばねを用いることが良い。
ここで移動体41,42と進退駆動手段45,46の出力部材45a,45bの接触位置では移動方向と直角をなす面のどの方向にも移動自在となるように摩擦係数を低下させる施策を講じることが望ましい。その施策として、この例では、第1の進退駆動手段45の出力部材45aにおける、第1の移動体41と接する先端部は、図7に示すように半球状とされている。図示は省略するが、第2の進退駆動手段46の出力部材46についても、第1の進退駆動手段45と同様に、出力部材46aの先端部が球面状とされている。なお、出力部材45a,46aの先端部を球面状とする代わりに、これら出力部材45a,46aの先端部が接する第1の移動体41または第2の移動体42の側面を、互いの摺動方向に延びる半円柱状とし、出力部材45a,46aの先端部は平坦面としても良い。
また、図7に示すように、進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aと移動体41,42との接触部のいずれか一方または両方に、低摩擦化用のコーティング101を施しても良い。図示の例では、出力部材45a,46aにコーティング101を施している。このコーティング101としては、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデン、フッ素樹脂、およびグラファイトのいずれかとすることが好ましい。
図7の例のように前記半球状または半円柱状とする代わりに、図8に示すように、進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aと、移動体41,42とが、ボールまたはローラ等の転動体49を介して接触するようにしても良い。図8の例では、転動体49はボールであり、出力部材45a,46aの先端に設けられた保持部材45aa,46aa内に、一部が突出するように回転自在に収容されている。
つぎに、図1(A)において、制御装置5につき説明する。制御装置5は、このマイクロインジェクション装置の全体を制御する手段であって、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータと、これに実行されるプログラムと、電子回路等によって構成される。制御装置5は、前記位置判定手段3と、搬送手段4の制御手段となる担当被導入体決定部87と、導入動作制御部88とを有し、前記担当被導入体決定部87と、導入動作制御部88とで制御手段80が構成される。
担当被導入体決定部87は、位置判定手段3による各被導入体の位置の判定結果、例えば全体画像内での各被導入体の位置関係から、設定規則等に基づき、各注入針11にどの被導入体への導入を行わせるかの担当の決定、およびその決定された被導入体のどの位置へ注入針11を挿入するかの導入目標位置を決定する手段である。被導入体の担当については、特に「担当」として定めていなくても良く、各注入針11の先端が移動する目標位置が決定されて、その結果として被導入体の担当が定まるようにしても良い。また、同じ被導入体に複数の注入針11による導入を行わせるように上記目標位置を決定しても良い。
導入動作制御部88は、担当被導入体決定部87で決定された目標位置に注入針11の先端が移動するように、各搬送手段4を制御する手段である。導入動作制御部88は、各搬送手段4毎に、各軸の移動機構14~16の駆動制御を行う搬送手段個別制御部88aを有している。導入動作制御部88は、注入針11に導入物質を吐出させる導入駆動手段(図示せず)を有している場合は、上記制御の他に、その導入駆動手段の制御手段(図示せず)が設けられる。さらに、制御装置5は、容器位置調整手段1の各軸の制御を行う容器位置調整制御手段79、および各搬送手段退避機構39の制御を行う退避機構制御手段89を有している。
図1のZ軸移動機構16の具体的構成例については、後に図13等と共に説明する。
この構成のマイクロインジェクション装置によると、被導入体66を収容した容器12の位置を容器位置調整手段1で調整し、位置調整された容器12の内部の平面視画像を撮像手段2で撮像し、その画像から細胞位置を位置判定手段3で判定することで各注入針11の担当する細胞等の被導入体を決定する。このとき、拡大用のレンズにより前記容器12を局部的に拡大し、細胞等の被導入体の位置を画像処理することで、被導入体66の位置を精度良く認識できる。また、例えば、認識した細胞等の被導入体66の画像内での位置関係から、各注入針11で担当する被導入体66を決定することができる。このように各注入針11の担当する被導入体66を決定した後、各注入針11を個別の複数の搬送手段4で移動させて各被導入体66に注入針11をそれぞれ挿入することにより、各被導入体11に導入物質を導入する。
搬送手段4は、被導入体66に対して少なくとも2自由度の駆動機構を持つため、注入針11の先端の位置決めが搬送手段4の単体で可能である。各々の搬送手段4が並列に動作しインジェクション動作を繰り返す。画像内の細胞への処理が終了した後、容器位置調整手段1により容器12を移動させ、近接した別の位置での細胞配置を画像処理によって認識し、前述のようにインジェクション動作を繰り返す。
このように、細胞等の複数の被導入体66への導入物質の導入を同時に行うことができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。また、少なくとも2種類以上の種類の異なる導入物質を注入針毎に充填しておき、同じ被導入体66に順次導入することにより、被導入体66に複数種の導入物質のあらかた同時導入が可能となる。よって、注入針11の導入物質の入れ替えなく複数種の導入物質の導入ができ、インジェクション処理の効率向上が可能となる。
特に、前記搬送手段4は、移動体41,42と進退駆動手段45,46を分離し、X軸,Y軸方向移動の各自由度に対する進退駆動手段45,46をいずれも搬送手段4の基台40に設置したため、搬送手段4を小型化でき、また移動体41,42の質量を低減できて搬送手段4の高速駆動が可能となる。各自由度に対する進退駆動手段45,46をいずれも基台40に設置したが、基台40に対して第1の移動体41を介して設置される第2の移動体42に対しては、第2の進退駆動手段46の出力部材46aが、その進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に接触するため、第1の移動体41の移動した位置に係わらず、第2の進退駆動手段46の進退駆動を第2の移動体42に伝達することができる。
また、搬送手段4を小型化できるため、細胞等の被導入体が入ったシャーレ等の容器12の周辺に、図2に示すように、複数の搬送手段4を配置することができる。そのため被導入体66に対して複数の注入針11の先端の位置決めを同時に行うことが出来、一度に多数の被導入体66へのインジェクション処理を実行することが出来、ハイスループット化が可能となる。
また、搬送手段4の各移動体41,42の進退駆動手段45,46につき、圧電素子の積層体とした場合は、次の効果が得られる。すなわち、従来は注入針の駆動には、ボールネジや超音波モータが使用されていたが、この実施形態では、圧電素子を用いた小型アクチュエータを組み合わせることによって注入針11を駆動する搬送手段4の小型化を図っている。圧電アクチュエータは、電気エネルギから機械エネルギに変換する変換効率が高く、印加する電圧を変えることにより、発生する変位を比較的簡単に可変することができ、制御性に優れた利点がある。
上記実施形態では、進退駆動手段45,46の出力部材45a,46aと移動体41,42の接触を維持する構成として、図4(A),(B)に示すように弾性体121,122を設けたが、図9(A),(B)に示すように永久磁石111~114を設けても良い。すなわち、基台40と第1の移動体41とに、互いに向き合う磁極の向きが同じになるように第1,第2の永久磁石111,112を配置し、磁気反発力により第1の移動体41を第1の進退駆動手段45の出力部材45aに押し付けてもよい。また、第1の移動体41と第2の移動体42とに、互いに向き合う磁極の向きが同じになるように第2,第4の永久磁石113,114を配置し、磁気反発力により第2の移動体42を第2の進退駆動手段46の出力部材46aに押し付けてもよい。
図10(A),(B)の例では、図9(A),(B)の例とは逆に、磁気吸引力が作用するように永久磁石111A~114Aを設けている。すなわち、基台40と第1の移動体41とに、互いに向き合う磁極の向きが逆となるように第1,第2の永久磁石111A,112Aを配置し、磁気吸引力により第1の移動体41を第1の進退駆動手段45の出力部材45aに押し付けてもよい。また、第1の移動体41と第2の移動体42とに、互いに向き合う磁極の向きが逆になるように第2,第4の永久磁石113A,114Aを配置し、磁気吸引力により第2の移動体42を第2の進退駆動手段46の出力部材46aに押し付けてもよい。
図11(A),(B)の例は、第2の進退駆動手段46の出力部材46aを第2の移動体42に対して単に接触させる代わりに、第2の進退駆動手段46の出力部材46aを第2の移動体42に対して、第1の移動体41の移動方向(X軸方向)に対し移動自在になるように第3のガイド115を介して連結している。第3のガイド115は、第2の移動体41に設けられたガイドレール115aと、このガイドレール115aに設けられた案内溝(図示せず)に対して転動体(図示せず)が嵌まり込んで脱落不能となった直動転がり軸受等の被案内体115bとからなる。その他の構成は、図4(A),(B)に示した例と同様である。このように第3のガイド115によって連結した場合、高速駆動時においても出力部材46aと移動体41が常に連結された状態を維持することができ、動作が安定する。出力部材46aと対向して設けられた第2の弾性体122は、第3のガイド115に対して予圧を与え、より一層の動作の安定を確保する。
図12(A),(B)に示すように、さらに第4のガイド116を設けても良い。すなわち、第2の進退駆動手段46の出力部材46aと第3のガイド115とを、第1の移動体41の移動方向(X軸方向)に対し移動自在になるように、第4のガイド116を介して連結する。第4のガイド116は、第3のガイド115と同様に、案内溝(図示せず)付きのガイドレール116aと、このガイドレール116aの案内溝に対して転動体(図示せず)が嵌まり込んで脱落不能となった直動転がり軸受等の被案内体116bとからなる。ガイドレール116aは第3のガイド115の被案内体115bに取付けられ、被案内体116bが出力部材46aに取付けられる。このように第3のガイド115と第4のガイド116とを2段に設けた場合は、高速駆動時等における動作がより一層安定する。
なお、この例では、第1の移動体41と第1の駆動手段45の出力部材45aとの間にも、第1の移動体41の移動方向に対し直交方向に移動自在な第5および第6のガイド117,118が設けられている。これら第5および第6のガイド117,118は、第3,第4のガイド115,116と同様にガイドレールと被案内体とからなる。
なお、この例では、第1の移動体41と第1の駆動手段45の出力部材45aとの間にも、第1の移動体41の移動方向に対し直交方向に移動自在な第5および第6のガイド117,118が設けられている。これら第5および第6のガイド117,118は、第3,第4のガイド115,116と同様にガイドレールと被案内体とからなる。
図13は、Z軸移動機構16の一構成例を示す。このZ軸移動機構16は、中空箱形の固定台17と、この固定台17の一端部において固定台17内から上方に突出するように設けられ注入針11を着脱自在に支持する針支持部材18と、前記固定台17内に配置され駆動源となる圧電素子積層体19A,19B1,19B2とを備える。針支持部材18は、注入針11を着脱自在に支持する構成とされ、注入針11の損傷や導入物質の交換等のために、注入針11を簡単に交換することができる。針支持部材18は、立片部18aおよび横片部18bを有する概形T字状で、その横片部18bが案内機構21を介して固定台17の上に注入針11の突出方向に移動自在に支持され、立片部18aが固定台17の一端部内向き面に板ばね等からなるばね部材20Aを介して支持されている。
各圧電素子積層体19A,19B1,19B2は、複数の圧電素子19aを、それらの変位方向に積層して棒状体とした積層型圧電素子である。これら圧電素子積層体19A,19B1,19B2のうち、2つの圧電素子積層体19B1,19B2は、互いに直線上に配置されると共に締結部材47で直列に接続された連結体からなる1組の圧電素子積層体19Bとされる。この圧電素子積層体19Bと残る1組の圧電素子積層体19Aとは、前記積層方向に沿って互いに平行となるように上下に並列に配置され、これら2組の圧電素子積層体19A,19Bが締結部材48を介して直列に接続される。
締結部材48は、上下の両圧電素子積層体19A,19Bの間にこれら両圧電素子積層体19A,19Bと平行に配置される長手方向部48aと、この長手方向部48aの両端において、上下方向に互いに逆方向となるように突出する各突部48b,48cと有する概形Z字状である。1組の圧電素子積層体19Aは、その一端が、前記締結部材48における固定台17の一端部側の突部48bに連結され、他端が固定台17の他端部に支持されている。締結部材48の突部48bと固定台17の一端部との間には、圧電素子積層体19Aに予圧を与える板ばね等のばね部材20Bが介在している。圧電素子積層体19Bの一端部、つまり圧電素子積層体19Bを構成する1つの圧電素子積層体19B1における締結部材47による連結部とは反対側の端部は、前記針支持部材18の立片部18aに連結されている。
また、圧電素子積層体19Bの他端部、つまり圧電素子積層体19Bを構成する他の1つの圧電素子積層体19B2における締結部材47による連結部とは反対側の端部は、固定台17の他端部側に向く、前記締結部材48の突部48cに連結されている。圧電素子積層体19Bには、針支持部材18の立片部18aと固定台17の他端部との間に介装される板ばね等のばね部材20Aによって予圧が与えられる。これにより、2組の圧電素子積層体19A,19Bの積層方向への変位で、針支持部材18が注入針11の突出方向に進退可能である。
前記圧電素子積層体19A,19Bのうち、圧電素子積層体19Aと、圧電素子積層体19Bにおける1つの圧電素子積層体19B2とは、針支持部材18の位置決め、つまり注入針11の位置決めのための駆動源として使用される。すなわち、これらの圧電素子積層体19A,19B2は、Z軸(挿入方向)位置制御部51から印加される電圧である位置決め信号によって変位する。圧電素子積層体19A,19Bのうち、圧電素子積層体19Bにおける針支持部材18に直接連結される圧電素子積層体19B1は、針支持部材18を注入針11の挿入方向に振動させるための駆動源として使用される。振動付与用の圧電素子積層体19B1は、振動駆動手段54から印加される電圧である振動駆動信号によって、その変位が繰り返し変化する。
Z軸位置制御部51は、位置指令部52から位置指令が電圧発生器53に与えられ、その位置指令に基づいて、電圧発生器53から圧電素子積層体19A,19B2に対応する電圧を印加する。Z軸位置制御部51は、導入動作制御部88(図1(A))におけるZ軸の搬送手段個別制御部88aに設けられる。また、その位置指令部52は、位置判定手段3(図1(A))によって得られた位置情報に基づいて、担当被導入体決定部87で定められる目標位置を前記位置指令とする。位置指令部52は、担当被導入体決定部87の一部として設けられたものであっても良い。振動駆動手段54は、電圧発生器56から前記振動駆動信号として所定周波数の交番電圧を前記圧電素子積層体19B1に印加する。その交番電圧の周波数つまり針支持部材18に付与する振動の周波数は、周波数可変手段55から電圧発生器56への指令により切り換え可能とされている。
図13のZ軸移動機構16は、図3(A),(B)のX軸移動機構14およびY軸移動機構15における第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46として使用することができる。その場合、針支持部材18の代わりに、図5のように出力部材45aを設ける。図5は、図3(A),(B)の例の第1の進退駆動手段45の具体例を示す。第2の進退駆動手段46についても、図5に示す例を用いることができる。
次に、図3(A),(B)の例の第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46として使用可能な圧電素子利用の各構成例を、図14~図22と共に説明する。
図14において、進退駆動手段45は、固定台25と、可動片26と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19C,19Dとを備える。固定台25は、X軸方向に延びる主枠部25aと、この主枠部25aの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部25b,25dと、側枠部25bの先端から主枠部25aと平行にX軸方向に延びる水平断面がL字状の副枠部25cとを有する中空箱形とされている。
可動片26は、固定台25の一端の側枠部25bの先端から他端の側枠部25d側に向けて延び、水平断面がL字状の可動片26とされている。可動片26は、圧電素子積層体19C,19Dの変位を拡大する拡大機構となるものであって、固定台25と共に、金属や合成樹脂等の弾性材で形成されている。
可動片26は、固定台25の一端の側枠部25bから主枠部25aと略平行に延びる主枠平行片部26aと、この主枠平行片部26aの他端から固定台25の他端の側枠部25dの内側に側枠部25dと平行に延びる側枠平行片部26bとでなる。固定台25の側枠部25bと可動片26の主枠平行片部26aとの接続部、および可動片26の主枠平行片部26aと側枠平行片部26bとの接続部は薄肉部26cとされている。また、可動片26の主枠平行片部26aの長手方向中間部も薄肉部26dとされている。これにより、可動片26の側枠平行片部26bは、その基端の薄肉部26cを揺動中心として屈曲するように揺動可能とされる。また、可動片26の主枠平行片部26aは、その長手方向中間部の薄肉部26dで折れ曲がっていて、その折れ曲がり角度の増減により、長手方向と直交する方向(Y軸方向)に、中間部が進退可能とされる。
2組の圧電素子積層体19C,19Dは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台25の主枠部25aと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19C,19Dは、締結部材58を介して直列に接続される。締結部材58は、前後の両圧電素子積層体19C,19Dの間にこれら両圧電素子積層体19C,19Dと平行に配置される長手方向部58aと、この長手方向部58aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部58b,58cとを有する概形Z字状である。1組の圧電素子積層体19Cは、その一端が固定台25の側枠部25bに支持され、他端が固定台側枠部25d側に向く前記締結部材58の突部58bに連結されている。
また、他の1組の圧電素子積層体19Dは、その一端が固定台側枠部25b側に向く前記締結部材58の突部58cに連結され、他端が可動片26の側枠平行片部26bに連結されている。固定台25の副枠部25cの先端の幅方向に延びる側部25caと前記締結部材58の突部58bとの間には、圧電素子積層体19Cに予圧を与える板ばね等のばね部材27Aが介在する。固定台25の側枠部25dと可動片26の側枠平行片部26bとの間には、圧電素子積層体19Dに予圧を与える板ばね等のばね部材27Bが介在する。
また、固定台25の副枠部25cの先端の幅方向に延びる側部25caと可動片26の側枠平行片部26bとの間には、可動片26の側枠平行片部26bに予圧を与える板ばね等のばね部材27Cが介在する。これにより、2組の圧電素子積層体19C,19Dの積層方向への伸縮による変位で、可動片26の側枠平行片部26bが揺動し、その揺動変位が拡大されて主枠平行片部26aのY軸方向への変位となる。この変位はZ軸移動機構16を支持する図1(B)のY軸移動機構15に伝達され、これにより注入針11がY軸方向に移動可能である。
図14の構成を第2の進退駆動手段46に適用した場合、2組の圧電素子積層体19C,19Dは、Y軸位置制御部59から印加される電圧である位置決め信号によって変位する。Y軸位置制御部59は、位置指令部60から位置指令が電圧発生器61に与えられ、その位置指令に基づいて、電圧発生器61から前記圧電素子積層体19C,19Dに対応する電圧を印加する。Y軸位置制御部59は、図1の導入動作制御部88におけるY軸の搬送手段個別制御部88aに設けられる。また、その位置指令部60は、図1の位置判定手段3によって得られた位置情報に基づいて、担当被導入体決定部87で定められる目標位置を前記位置指令とする。位置指令部60は、担当被導入体決定部87の一部として設けられたものであっても良い。
第2の進退駆動手段46に適用する場合も、固定台25と可動片26との相対変位を測定するための図示しないセンサが内蔵される。このセンサとしては、前記圧電素子積層体19C,19Dに予圧を与える板ばね27A,27Bの歪みを検出する歪みセンサや、固定台25と可動片26とのギャップを測定する静電容量センサ、磁気センサ、光学式センサなどを用いることができる。
図15は、第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46として使用可能な他の構成例を示す。第1の進退駆動手段45に適用した場合につき説明すると、この進退駆動手段45は、固定台35と、可動片36と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19E,19Fとを備える。固定台35は、X軸方向に延びる主枠部35aと、この主枠部35aの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部35b,35dと、側枠部35bの先端から前記主枠部35aと平行にX軸方向に延びる水平断面がL字状の副枠部35cとを有する中空箱形とされている。可動片36は、固定台35の一端の側枠部35bの先端から他端の側枠部35d側に向けて延び、水平断面がL字状とされている。可動片36は、圧電素子積層体19E,19Fの変位を拡大する第1の拡大機構となるものであって、固定台35と一体に金属や合成樹脂等の弾性材で形成されている。
可動片36は、固定台35の一端の側枠部35bから主枠部35aと略平行に延びる主枠平行片部36aと、この主枠平行片部36aの他端から固定台35の他端の側枠部35dの内側に側枠部35dと平行に延びる側枠平行片部36bとでなる。固定台35の側枠部35bと可動片36の主枠平行片部36aとの接続部、および可動片36の主枠平行片部36aと側枠平行片部36bとの接続部は薄肉部36cとされている。また、可動片36の主枠平行片部36aの長手方向中間部も薄肉部36dとされている。これにより、可動片36の側枠平行片部36bは、その基端の薄肉部36cを揺動中心として揺動可能とされる。また、可動片36の主枠平行片部36aは、その長手方向中間部の薄肉部36dで折れ曲がって長手方向と直交する方向(Y軸方向)に揺動可能とされる。ここまでの構成は、図14の例の場合と同様である。
また、可動片36の主枠平行片部36aの長手方向中間部の薄肉部36dよりも側枠平行片部36b寄りの半部となる部分には、固定台35の側枠部35d側に延びて側枠部35dの基端近傍に連結される水平断面が逆L字状の可動枠部37が一体形成されている。この可動枠部37は圧電素子積層体19E,19FCの変位を拡大する第2の拡大機構となるものであって、可動片36の主枠平行片部36aと略平行な厚肉枠部37aと、この厚肉枠部37aから固定台35の側枠部35dの外側を側枠部35dと平行に延びる薄肉枠部37bとでなる。可動枠部37の厚肉枠部37aと薄肉枠部37bとの接続部、および薄肉枠部37bと固定台35の側枠部35bの基端近傍との接続部は、薄肉枠部37bよりもさらに薄い薄肉部37cとされている。また薄肉枠部37bの長手方向中間部も、さらに薄い薄肉部37dとされている。これにより、可動枠部37の薄肉枠部37bは、その長手方向中間部の薄肉部37dで折れ曲がって、中間部が長手方向と直交する方向(X軸方向)に進退可能とされている。
図14の例と同様に、2組の圧電素子積層体19E、19Fは共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台35の主枠部35aと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19E,19Fは、締結部材62を介して直列に接続される。締結部材62は、前後の両圧電素子積層体19E,19Fの間にこれら両圧電素子積層体19E,19Fと平行に配置される長手方向部62aと、この長手方向部62aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部62b,62cとを有する概形Z字状である。
1組の圧電素子積層体19Eは、その一端が固定台35の側枠部35bに支持され、他端が固定台側枠部35d側に向く前記締結部材62の突部62bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Fは、その一端が固定台側枠部35b側に向く前記締結部材62の突部62cに連結され、他端が可動片36の側枠平行片部36bに連結されている。
固定台35の副枠部35cの先端の幅方向に延びる側部35caと前記締結部材62の突部62bとの間には、圧電素子積層体19Eに予圧を与える板ばね等のばね部材38Aが介在する。固定台35の側枠部35dと可動片36の側枠平行片部36bとの間には、圧電素子積層体19Fに予圧を与える板ばね等のばね部材38Bが介在する。また、固定台35の副枠部35cの先端の幅方向に延びる側部35caと可動片36の側枠平行片部36bとの間には、可動片36の側枠平行片部36bに予圧を与える板ばね等のばね部材38Cが介在する。これにより、2組の圧電素子積層体19E,19Fの積層方向への伸縮による変位で、可動片36の側枠平行片部36bが揺動し、その揺動変位が拡大されて主枠平行片部36aのY軸方向への変位となる。この変位はさらに拡大されて可動枠部37における薄枠肉部37bのX軸方向への変位となる。この薄枠肉部37bが、図3(A),(B)の例における出力部材45aとなる。
2組の圧電素子積層体19E,19Fは、X軸位置制御部63から印加される電圧である位置決め信号によって変位する。X軸位置制御部63は、位置指令部64から位置指令が電圧発生器65に与えられ、その位置指令に基づいて、電圧発生器65から前記圧電素子積層体19E,19Fに対応する電圧が印加される。X軸位置制御部63は、図1の導入動作制御部88におけるX軸の搬送手段個別制御部88aに設けられる。また、その位置指令部64は、図1の位置判定手段3によって得られた位置情報に基づいて、担当被導入体決定部87で定められる目標位置を前記位置指令とする。位置指令部64は、担当被導入体決定部87の一部として設けられたものであっても良い。
図16は、第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46として使用可能な他の構成例を示す。ここでは、第2の進退駆動手段46に適用した場合につき説明する。この構成例でも、図14の構成例と同様に、固定台73と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19G,19Hとを備える。固定台73は、X軸方向に延びる主枠部73aと、この主枠部73aの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部73b,73cとでなる。固定台73の一端の側枠部73bには、他端の側枠部73cに対向する伸縮方向移動体74がばね部材27Dを介してX軸方向に移動自在に支持されている。
2組の圧電素子積層体19G,19Hは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台73の主枠部73aと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19G,19Hは、締結部材78を介して直列に接続される。締結部材78は、前後の両圧電素子積層体19G,19Hの間にこれら両圧電素子積層体19G,19Hと平行に配置される長手方向部78aと、この長手方向部78aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部78b,78cとを有する概形Z字状である。
1組の圧電素子積層体19Gは、その一端が固定台73の側枠部73cに支持され、他端が前記伸縮方向移動体74側に向く締結部材78の突部78bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Hは、その一端が固定台側枠部73c側に向く前記締結部材78の突部78cに連結され、他端が伸縮方向移動体74に連結されている。前記ばね部材27Dは、圧電素子積層体19Hに予圧を与える。これにより、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮変位に応じて伸縮方向移動体74がX軸方向に変位可能である。
この構成例では、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮をその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)の変位に拡大する拡大機構としてリンク機構75を設けている。このリンク機構75は、1つの固定ジョイント76で固定台側枠部73cに連結され、1つの可動ジョイント77Aで前記伸縮方向移動体74に連結される。
図17(A)~(C)は、前記リンク機構75の各種構成例を示す。図17(A)の構成例では、1つの固定ジョイント76と、2つの可動ジョイント77A,77Bと、3つのリンク81A,81B,81Cとでリンク機構75が構成される。各固定ジョイント76および可動ジョイント77A,77Bは、それぞれ回動自在な節点を構成するジョイントであって、その回動中心が、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮方向(X軸方向)およびその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)のいずれに対しても垂直である。これについては、図17(B),(C)の各ジョイント76,77A,77B,77Cについても同様である。
第1および第2のリンク81A,81Bは、それぞれ一端が前記固定ジョイント76および第1の可動ジョイント77Aに連結されて他端が第2の可動ジョイント77Bで互いに連結される。第3のリンク81Cは、一端が第2の可動ジョイント77Bに連結され、他端が、前記直交する方向(Y軸方向)にのみ移動自在に、リニアガイド,直動軸受等の案内機構(図示せず)により拘束された可動部82となる。固定ジョイント76は、前記圧電素子積層体19G,19Hの固定側の端部が固定された固定台73の側枠部73cに対して位置固定とする。可動部82を案内する前記案内機構は、この固定台73に設けられている。第1の可動ジョイント77Aは、前記圧電素子積層体19G,19Hの伸縮側の端部と一体に移動可能な伸縮方向移動体74に設けられ、この伸縮方向移動体74と共に移動可能とする。前記第3のリンク81Cの可動部82が、このリンク機構75の変位拡大出力部となる。
この構成によると、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮により第1の可動ジョイント77AがX軸方向に変位し、この変位を拡大して第2の可動ジョイント77BがY軸方向に変位する。これに伴い第3のリンク81Cが回動角度を変えることで、その他端の可動部82が、前記リニアガイドなどの案内機構に案内されてY軸方向に変位する。この場合に、固定ジョイント76や可動ジョイント77A,77Bに、転がり軸受を用いることで摩擦抵抗を低減し、その転がり軸受に適正予圧を与えることでガタツキを抑制して、精密な位置決めを実現できる。また、弾性変形部がないので設計が容易である。
図17(B)の構成例では、1つの固定ジョイント76と、3つの可動ジョイント77A,77B,77Cと、3つのリンク81A,81B,81Cとでリンク機構75が構成される。この例は、図17(A)の構成例において、第3のリンク81Cの基端を連結する可動ジョイントを、第2の可動ジョイント77Bとは別位置である第3の可動ジョイント77Cとしたものである。
すなわち、固定ジョイント76に基端が連結された第1のリンク81Aの他端を、第1の可動ジョイント77Aに基端が連結された第2のリンク81Bの中間に第2の可動ジョイント77Bを介して連結する。第2のリンク81Bの先端に、第3の可動ジョイント77Cを介して第3のリンク81Cを連結する。第3のリンク81の先端を、伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)にのみ移動自在に、前記と同様な案内機構(図示せず)により拘束された可動部82とする。固定ジョイント76および第1の可動ジョイント77Aは、図17(A)の例と同様に、固定台73および伸縮方向移動体74にそれぞれ設けられる。図17(B)の例では、第3のリンク81Cの先端の可動部82が、リンク機構75の変位拡大出力部となる。
なお、第2の可動ジョイント77Bは、例えば、同図に断面を拡大して示すように、第1または第2のリンク81A,81Bのいずれか一方に固定された連結ピン121に、軸受122を介して第1または第2のリンク81A,81Bの他方に連結された構成とされる。軸受122は、いずれかのリンク81A,81Bに設けられた孔に嵌合して取付けられる。軸受122は、玉軸受等の転がり軸受および滑り軸受のいずれでも良いが、例えば予圧可能な転がり軸受とされる。
この構成によると、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮により可動ジョイント77AがX軸方向に変位し、この変位を拡大して別の可動ジョイント77CがY軸方向に変位し、これに伴い第3のリンク81Cが回動角度を変えることで、その先端の可動部82が、前記案内機構に案内されてY軸方向に変位する。
図17(A),(B)の構成例は、いずれも、各リンク81C,81B,81Cの寸法誤差や熱変形の影響が生じても、第3のリンク81Cの角度が独立して可変であることで吸収され、変位拡大出力部となる可動部82は、前記リニアガイド等の案内機構に沿ってY軸方向に直線方向に移動することができる。
なお、図17(A)の構成例では、第2の可動ジョイント77Bの位置で3つのリンク81A,81B,81Cが連結されるので、その軸方向に2つの軸受を並べて設けることが必要であり厚み方向の寸法が増大する。しかし、図17(B)の構成例の場合、可動ジョイント77B,77Cでは、その軸方向に1つの軸受122を設けるだけで良く、図17(A)の構成例の場合に比べて厚み寸法を1/2に低減できる。
図17(C)の構成例では、1つの固定ジョイント76と、2つの可動ジョイント77A,77Bと、2つのリンク81A,81Bとでリンク機構75が構成される。すなわち、固定ジョイント76に基端が連結された第1のリンク81Aの他端を、第1の可動ジョイント77Aに基端が連結された第2のリンク81Bの中間に第2の可動ジョイント77Bを介して連結する。図15(A),(B)の例と同様に、固定ジョイント76は固定台73の側枠部73cに連結され、第1の可動ジョイント77Aは伸縮方向移動体74に連結される。この構成例では、第2のリンクの先端の可動部82が、リンク機構75の変位拡大出力部となる。
この構成の場合、第2のリンク81Bの長さが第1のリンク81Aの2倍であって、リンク81Bの中央位置に第2の可動ジョイント77Bが配置されているため、可動部82は、リニアガイドなどの案内機構を設けることなく、移動方向が拘束される。その移動方向は、固定ジョイント76と第1の可動ジョイント77Aの中心を結んだ直線に対して直角の方向、つまり圧電素子積層体19G,19Hの伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に変位自在とされる。
この構成によると、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮により可動ジョイント77AがX軸方向に変位し、この変位を拡大して第2のリンク81Bの先端である可動部82がY軸方向に変位する。この構成例は最もコンパクトなものとなる。この例の場合も、可動ジョイント77Bでは、その軸方向に1つの軸受を設けるだけで良く、図17(A)の構成例の場合に比べて厚み寸法を1/2に低減できる。
図16の例では、図17(C)の例のリンク機構75が拡大機構として設けられている。その他の構成は、図14で示した例と同様である。
図18は、第1の進退駆動手段45および第2の進退駆動手段46として使用可能な他の構成例を示す。ここでは、第1の進退駆動手段45に適用した場合につき説明する。この構成例でも、図16の例と同様に、固定台83と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19I,19Jとを備える。固定台83は、X軸方向に延びる主枠部83aと、この主枠部83aの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部83b,83cとでなる。固定台83の一端の側枠部83bには、他端の側枠部83cに対向する可動体84がばね部材27Eを介してX軸方向に移動自在に支持されている。
2組の圧電素子積層体19I,19Jは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台83の主枠部83aと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19I,19Jは、締結部材85を介して直列に接続される。締結部材85は、前後の両圧電素子積層体19I,19Jの間にこれら両圧電素子積層体19I,19Jと平行に配置される長手方向部85aと、この長手方向部85aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部85b,85cとを有する概形Z字状である。1組の圧電素子積層体19Iは、その一端が固定台83の側枠部83cに支持され、他端が前記可動体84側に向く締結部材85の突部85bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Jは、その一端が固定台側枠部83c側に向く前記締結部材85の突部85cに連結され、他端が可動体84に連結されている。前記ばね部材27Eは、圧電素子積層体19Jに予圧を与える。これにより、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮変位に応じて可動体84がX軸方向に変位可能である。
この例では、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮をその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)の変位に拡大する第1の拡大機構として第1のリンク機構101を設けると共に、第1の拡大機構(第1のリンク機構101)により拡大された変位を圧電素子積層体19I,19Jの伸縮方向の変位に拡大する第2の拡大機構として第2のリンク機構102を設けている。これら両リンク機構101,102として、ここでは図17(C)に示したリンク機構75と同じ構成のものを用いている。なお、第2のリンク機構102は、第1のリンク機構101に対して、90°方向変換された姿勢とされる。
すなわち、第1のリンク機構101は、1つの固定ジョイント106と、2つの可動ジョイント107A,107Bと、2つのリンク108A,108Bとで構成される。具体的には、一端が1つの固定ジョイント106で固定台83の側枠部83cに連結される第1のリンク108Aと、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮に応じてその伸縮方向に変位する可動体84に一端が1つの可動ジョイント107Aで連結され、中間部が第1のリンク108Aの他端に他の1つの可動ジョイント107Bで連結される第2のリンク108Bとで構成される。第2のリンク108Bの他端が、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に変位自在とされる。
第2のリンク機構102も、1つの固定ジョイント116と、2つの可動ジョイント117A,117Bと、2つのリンク118A,118Bとで構成される。具体的には、一端が1つの固定ジョイント116で固定台83の側枠部83cに連結される第1のリンク118Aと、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮に応じてその伸縮方向と直交するY軸方向に変位する前記第1のリンク機構101の第2のリンク108Bの他端に一端が1つの可動ジョイント117Aで連結され、中間部が第1のリンク118Aの他端に他の1つの可動ジョイント117Bで連結される第2のリンク118Bとで構成される。これにより、第1および第2のリンク機構101,102は、同一平面上で前記可動ジョイント117Aを介して2段に組み合わされる。この場合、第2のリンク機構102における第2のリンク118Bの先端が、変位拡大出力部である可動部119となり、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮方向(X軸方向)に変位自在とされる。
この構成によると、第1のリンク機構101において、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮により可動ジョイント107AがX軸方向に変位し、この変位を拡大してリンク108Bの他端である可動ジョイント117AがY軸方向に変位する。また、第2のリンク機構102では、前記可動ジョイント117AのY軸方向の変位を拡大してリンク118Bの他端である可動部119が圧電素子積層体19I,19Jの伸縮方向(X軸方向)に変位する。その他の構成は、図15で示した例と同様である。
なお、図18のX軸移動機構14では、第1および第2のリンク機構101,102として、図17(C)に示した構成例のものを可動ジョイント117Aを介して2段に組み合わせた場合を示したが、これに限らず図17(B)に示した構成例のものを可動ジョイントを介して2段に組み合わせても良い。その例を図19に示す。この例では、第2のリンク機構102は、第1のリンク機構101に対して、90°方向転換された姿勢となっている。
図19の例では、第1のリンク機構101は、1つの固定ジョイント106と、3つの可動ジョイント107A,107B,107Cと、2つのリンク108A,108Bとを有するものとなる。第2のリンク機構102は、1つの固定ジョイント116と、3つの可動ジョイント117A,117B,117Cと、2つのリンク118A,118Bとを有するものとなる。第1のリンク機構101における可動部82と、第2のリンク機構102における第2のリンク118Bの基端とを可動ジョイント117Aで連結することにより、同一平面上で第1および第2のリンク機構101,102が2段に組み合わされる。第2のリンク機構102の第2のリンク118Bの先端が、変位拡大出力部である可動部119となり、圧電素子積層体19I,19Jの伸縮方向(X軸方向)に変位自在とされる。
前記リンク機構75の他の構成例として、図20(A),(B)に示すように、リンク機構75は、1つの固定ジョイント76と2つの可動ジョイント77A,77Bと2つのリンク81A,81Bとからなるクランク・スライダ機構を有し、このクランク・スライダ機構は、前記圧電素子の伸長方向の変位を、前記2つの可動ジョイント77A,77Bおよび2つのリンク81A,81Bを介して、固定ジョイント76の円周上の任意の方向に変換し更に変位を拡大可能としても良い。
図20(A)は、Y軸移動機構15の他の構成例を示す。この他の構成例にかかるY軸移動機構15も、図6の構成例と同様に、固定台73と、駆動源となる2組の圧電素子積層体19G,19Hとを備える。固定台73は、X軸方向に延びる一対の主枠部73a、73bと、この主枠部73a、73bの両端から幅方向(Y軸方向)に延びる一対の側枠部73c,73dと、4つの枠部を締結する側板73e とを有する。固定台73の一端の側枠部73cには、他端の側枠部73dに対向する伸縮方向移動体74がばね部材27Dを介してX軸方向に移動自在に支持されている。
2組の圧電素子積層体19G,19Hは、共に積層型圧電素子であって、積層方向に沿って前記固定台73の主枠部73a、73bと平行となるように前後に並列に配置される。これら2組の圧電素子積層体19G,19Hは、締結部材78を介して直列に接続され
る。締結部材78は、前後の両圧電素子積層体19G,19Hの間にこれら両圧電素子積層体19G,19Hと平行に配置される長手方向部78aと、この長手方向部78aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部78b,78cとを有する概形Z字状である。
る。締結部材78は、前後の両圧電素子積層体19G,19Hの間にこれら両圧電素子積層体19G,19Hと平行に配置される長手方向部78aと、この長手方向部78aの両端において、前後方向に互いに逆方向となるように突出する各突部78b,78cとを有する概形Z字状である。
1組の圧電素子積層体19Gは、その一端が固定台73の側枠部73cに支持され、他端が前記伸縮方向移動体74側に向く締結部材78の突部78bに連結されている。また、他の1組の圧電素子積層体19Hは、その一端が固定台側枠部73d側に向く前記締結部材78の突部78cに連結され、他端が伸縮方向移動体74に連結されている。前記ばね部材27Dは、圧電素子積層体19Hに予圧を与える。これにより、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮変位に応じて伸縮方向移動体74がX軸方向に変位可能である。
この例では、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮をその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)の変位に拡大する拡大機構としてリンク機構75を設けている。このリンク機構75は、1つの固定ジョイント76で固定台側枠部73dに連結され、1つの可動ジョイント77Aで前記伸縮方向移動体74に連結される。この構成によると、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮により可動ジョイント77AがX軸方向に変位し、可動ジョイント77Bが固定ジョイント76を中心にして回転運動する。よって第1のリンク81Aに固定された可動部82がY軸方向に変位する。したがって、固定ジョイント76の円周上の任意の位置に出力部を設定することで任意の方向に変位拡大することができる。よって、進退駆動手段45,46の部品点数の削減や寸法の小型化が可能になる。
図20(B)は、第1の進退駆動手段45のさらに他の構成例を示す。この図20(B)のX軸移動機構14も図20(A)と同じ構成を有し、リンク81Aに固定された可動ジョイント77Bと可動部82の位置を変更することで、X軸方向に変位する。したがって、固定ジョイント76の円周上の任意の位置に出力部を設定することで任意の方向に変位拡大することができ、よって、Y軸移動機構15の部品点数の削減や寸法の小型化が可能になる。
図21は、図20(A)、(B)で示す前記リンク機構75の構成例を拡大して示す。図20の構成例では、1つの固定ジョイント76と、2つの可動ジョイント77A,77Bと、2つのリンク81A、81Bとでクランク・スライダ機構となるリンク機構75が構成される各固定ジョイント76および可動ジョイント77A,77Bは、それぞれ回動自在な節点を構成するジョイントであって、その回動中心が、圧電素子積層体19G,19Hの伸縮方向(X軸方向)およびその伸縮方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)のいずれに対しても垂直である。
第1および第2のリンク81A,81Bは、それぞれ一端が前記固定ジョイント76および第1の可動ジョイント77Aに連結されて他端が第2の可動ジョイント77Bで互いに連結される。第1の可動ジョイント77Aは、前記圧電素子積層体19G,19Hの伸縮側の端部と一体に移動可能な伸縮方向移動体74に設けられ、この伸縮方向移動体74と共に移動可能とする。
図22は、前記固定ジョイント76が第1の可動ジョイント77Aのスライド方向延長線上になく、オフセットを持っているオフセットクランク機構の構成を示す。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
1…容器位置調整手段
2…撮像手段
3…位置判定手段
4…搬送手段
11…注入針
12…容器
14…X軸移動機構
15…Y軸移動機構
16…Z軸移動機構
19A~19J…圧電素子積層体
26…可動片(拡大機構)
36…可動片(第1の拡大機構)
37…可動枠部(第2の拡大機構)
40…基台
41…第1の移動体
42…第2の移動体
43…第1のガイド
44…第2のガイド
45…第1の進退駆動手段
45a…出力部材
46…第2の進退駆動手段
46a…出力部材
54…振動駆動手段
75…リンク機構(拡大機構)
76…固定ジョイント
77A,77B…可動ジョイント
81A~81C…リンク
101…第1のリンク機構(第1の拡大機構)
102…第2のリンク機構(第2の拡大機構)
106…固定ジョイント
107A,107B…可動ジョイント
108A,108B…リンク
115…第3のガイド
114…第4のガイド
121…第1の弾性体
122…第2の弾性体
2…撮像手段
3…位置判定手段
4…搬送手段
11…注入針
12…容器
14…X軸移動機構
15…Y軸移動機構
16…Z軸移動機構
19A~19J…圧電素子積層体
26…可動片(拡大機構)
36…可動片(第1の拡大機構)
37…可動枠部(第2の拡大機構)
40…基台
41…第1の移動体
42…第2の移動体
43…第1のガイド
44…第2のガイド
45…第1の進退駆動手段
45a…出力部材
46…第2の進退駆動手段
46a…出力部材
54…振動駆動手段
75…リンク機構(拡大機構)
76…固定ジョイント
77A,77B…可動ジョイント
81A~81C…リンク
101…第1のリンク機構(第1の拡大機構)
102…第2のリンク機構(第2の拡大機構)
106…固定ジョイント
107A,107B…可動ジョイント
108A,108B…リンク
115…第3のガイド
114…第4のガイド
121…第1の弾性体
122…第2の弾性体
Claims (21)
- 内部に導入物質が充填された注入針を被導入体に挿入することにより、被導入体内に導入物質を導入するマイクロインジェクション装置であって、
前記被導入体の入った容器の位置を調整する容器位置調整手段と、この容器位置調整手段で位置調整された容器の内部の被導入体に対して複数の注入針をそれぞれ個別に移動可能に移動させる複数の搬送手段と、前記容器位置調整手段により位置調整された前記容器の内部の画像を拡大用のレンズを通して撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた画像から被導入体の位置を判定する位置判定手段と、この位置判定手段によって得られた位置情報に応じて前記各搬送手段に注入針の移動を行わせる制御装置とを備え、
前記搬送手段は、少なくとも第1の移動体と第2の移動体とを互いに直交する方向に進退自在とした2自由度を持っていて、第2の移動体に前記注入針を支持し、前記第1の移動体が第1のガイドを介して基台に直線方向に進退自在移動可能に設置され、第1の移動体の上に第2のガイドを介して第2の移動体が、前記直線方向と直交する方向に進退自在に設置され、前記第1の移動体および第2の移動体をそれぞれ進退させる第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段が前記基台に設置され、前記第2の進退駆動手段の出力部材が、第2の移動体に対して進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触する搬送手段を持ったマイクロインジェクション装置。 - 請求項1において、前記搬送手段は、前記第1の進退駆動手段および第2の進退駆動手段の出力部材が、それぞれ第1の移動体および第2の移動体に対して進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動が自在に連結され、または接触するマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記移動体とこの移動体を設置する部材との間に弾性体を配置し、この弾性体によって、移動体を進退駆動手段の出力部材に押し付けたマイクロインジェクション装置。
- 請求項3において、前記弾性体がコイルばねであるマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記移動体とこの移動体を設置する部材とに、互いに向き合う磁極の向きが同じになるように永久磁石を配置し、磁気反発力により移動体を前記進退駆動手段の出力部材に押し付けたマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記移動体とこの移動体を設置する部材とに、互いに向き合う磁極の向きが異なるように永久磁石を配置し、磁気吸引力により移動体を前記進退駆動手段の出力部材に押し付けたマイクロインジェクション装置。
- 請求項3において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、前記出力部材と前記移動体の前記出力部材が接する部分のいずれか一方の形状が、半球状または半円柱状であるマイクロインジェクション装置
- 請求項2において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、この進退駆動手段の出力部材と、前記移動体とが、ボールまたはローラを介して接触するマイクロインジェクション装置。
- 請求項2において、前記搬送手段は、出力部材を移動体に対して移動体の進退移動可能な方向と直交する方向に対して移動とした進退駆動手段につき、この進退駆動手段の出力部材と前記移動体との接触部のいずれか一方または両方に、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデン、フッ素樹脂、およびグラファイトのいずれかからなる低摩擦化用のコーティングが施されているマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記搬送手段の第2の進退駆動手段の出力部材は、第2の移動体に対して、第1の移動体の移動方向に対し移動自在になるように第3のガイドを介して連結したマイクロインジェクション装置
- 請求項10において、前記第2の進退駆動手段の出力部材と前記第3のガイドとを、第1の移動体の移動方向に対し移動自在になるように第4のガイドを介して連結したマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記搬送手段における各進退駆動手段は、複数の圧電素子が積層されて積層方向に伸縮する圧電素子積層体を用いたマイクロインジェクション装置。
- 請求項12において、前記搬送手段における前記圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、複数の圧電素子積層体を平行に配置し、これら複数の圧電素子積層体を、締結部材を介して伸縮方向に直列に接続したマイクロインジェクション装置。
- 請求項13において、前記搬送手段における圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、圧電素子積層体の伸縮をその伸縮方向と直交する方向の変位に拡大する拡大機構を有するマイクロインジェクション装置。
- 請求項14において、前記拡大機構がリンク機構からなるマイクロインジェクション装置。
- 請求項15において、前記リンク機構は、1つの固定ジョイントと2つの可動ジョイントと2つのリンクとからなるクランク・スライダ機構を有し、このクランク・スライダ機構は、前記圧電素子の伸長方向の変位を、前記2つの可動ジョイントおよび2つのリンクを介して、固定ジョイントの円周上の任意の方向に変換し更に変位を拡大可能としたマイクロインジェクション装置。
- 請求項13において、前記搬送手段における圧電素子積層体を駆動源とする進退駆動手段は、圧電素子積層体の伸縮をその伸縮方向と平行な方向の変位に拡大する拡大機構を有するマイクロインジェクション装置。
- 請求項14において、前記拡大機構がリンク機構からなるマイクロインジェクション装置。
- 請求項18において、前記リンク機構は、1つの固定ジョイントと2つの可動ジョイントと2つのリンクとからなるクランク・スライダ機構を有し、このクランク・スライダ機構は、前記圧電素子の伸長方向の変位を、前記2つの可動ジョイントおよび2つのリンクを介して、固定ジョイントの円周上の任意の方向に変換し更に変位を拡大可能としたマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、前記注入針を移動させる搬送手段が、前記容器位置調整手段で位置調整される容器内の被導入体の周囲に複数個配置されているマイクロインジェクション装置。
- 請求項1において、被導入体が細胞であり、導入物質が、DNAおよびタンパク質等の遺伝子制御因子であるマイクロインジェクション装置。
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- 2010-03-30 JP JP2010077677A patent/JP2011205982A/ja active Pending
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- 2011-03-24 WO PCT/JP2011/057163 patent/WO2011122436A1/ja active Application Filing
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