(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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。この搬送手段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。【選択図】        図１
2011205982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、または接触することを特徴と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２】
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３】
請求項１または請求項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、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４】
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５】
請求項１または請求項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、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６】
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７】
請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、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８】
請求項２ないし請求項５のいずれか１項において、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９】
請求項２ないし請求項８のいずれか１項において、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１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、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１１】
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１２】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、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１３】
請求項１１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１４】
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１５】
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１６】
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１７】
請求項１６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】
請求項１５または請求項１７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１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、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２０】
請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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注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。
【０００３】
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個に遺伝子を注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、一括注入を試みた例がある。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６２４７１９号公報
【特許文献２】特許第３０３５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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注入物質の注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個の細胞の注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。
【０００８】
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。
【０００９】
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の搬送手段において、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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、または接触することを特徴とする。
【００１２】
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。
【００１３】
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注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、注入針の注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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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注入の場合に、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。
【発明の効果】
【００２９】
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、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、または接触するため、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となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】同リンク機構の他の一構成例を示す平面図である。
【図２３】従来例の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１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を注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が、位置判定手段３と、担当被導入体決定部８７と、注入動作制御部８８とを有し、前記担当被導入体決定部８７と、注入動作制御部８８とで制御手段８０が構成される。注入動作制御部８８は、それぞれ個々の搬送手段４を制御する搬送手段個別制御部８８ａを有している。
【００３２】
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５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。
【００３３】
図１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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図１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。
【００３７】
図３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の注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。
【００３８】
図３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
進退駆動手段４５，４６の出力部材４５ａ，４５ｂ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。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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４５，１６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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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注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の注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。
【００４９】
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等に示すように、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。
【００５０】
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、制御性に優れた特徴がある。
【００５１】
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、弾性体１２１，１２２を設けたが、図９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。
【００５２】
図１０の例では、図９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。
【００５３】
図１１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。
【００５４】
図１２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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、図１の注入動作制御部８８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、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。
【００５９】
図１３のＺ軸移動機構１６は、図３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。
【００６０】
次に、図３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。
【００６１】
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。
【００６２】
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を支持する上側可動支持体２２（図３）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。
【００６３】
同図の構成を第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の注入動作制御部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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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の例における出力部材４５ａとなる。
【００６８】
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の注入動作制御部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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図１７には、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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９（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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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１０Ｂ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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
前記リンク機構７５の他の構成例として、図２０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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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