(57)【要約】【課題】細胞にダメージを与えることなく、この細胞にマニピュレータ用微小器具を挿入できること。【解決手段】インジェクションピペット１１を、ピペットホルダ１２を介して固定状態で保持するホルダブロック１３が、移動テーブル１４により移動されるマイクロマニピュレータ１０であって、ホルダブロック１３が移動テーブル１４に固定して取り付けられ、このホルダブロック１３にピエゾ素子１５が直接固定して取り付けられたものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータ用微小器具を固定状態で保持する保持部材が、移動体により移動されるマイクロマニピュレータであって、
上記保持部材が上記移動体に固定して取り付けられ、
この保持部材に圧電・電歪素子が直接固定して取り付けられたことを特徴とするマイクロマニピュレータ。
【請求項２】
上記保持部材は移動体に片持ち状態で取り付けられ、この保持部材の先端側に圧電・電歪素子が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロマニピュレータ。
【請求項３】
上記保持部材は、移動体に弾性体を介して固定して取り付けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロマニピュレータ。
【請求項４】
上記圧電・電歪素子には、保持部材に固定された端部とは反対側の端部に慣性体が固定して取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロマニピュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、バイオテクノロジーの分野において、顕微鏡観察下で卵細胞に核や精子を注入するなど、細胞等の対象物に人工操作を実施するものとしてマイクロマニピュレータシステムが、一般に知られている。
【０００３】
このマイクロマニピュレータシステムにおいて、マニピュレータ用微小器具を保持し移動させるマイクロマニピュレータに圧電素子が装着され、この圧電素子の伸縮により上記マニピュレータ用微小器具を微小移動させるマイクロマニピュレータが、特許文献１に記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載のマイクロマニピュレータは、マニピュレータ用微小器具が保持部材に適切な摩擦力の存在下で移動可能に保持され、この保持部材が移動可能に構成されると共に、上記マニピュレータ用微小器具に圧電素子が装着され、この圧電素子に慣性体が取り付けられたものである。
従って、圧電素子に電圧を印加することにより慣性体を加速させ、この反動を利用して、マニピュレータ用微小器具等を保持部材との間の摩擦力に抗し、当該保持部材に対し微小移動可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６‐９８５８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般のマイクロマニピュレータシステムにおけるマイクロマニピュレータでは、マニピュレータ用微小器具を対象物である細胞に挿入処理する際に、この細胞を大きく変形してしまい、細胞にダメージを与える恐れがある。
【０００７】
これに対し、上記公報記載のマイクロマニピュレータでは、圧電素子の作用でマニピュレータ用微小器具をナノメーターのオーダーで微小移動させることができる。しかしながら、この公報記載のマイクロマニピュレータでは、マニピュレータ用微小器具と保持部材とが摩擦力の存在下で微小移動可能に構成されたことから、この摩擦力を適切に管理しなければならず、この摩擦力が適切でない場合には、マニピュレータ用微小器具を安定して動作させることができず、例えばマニピュレータ用微小器具を細胞に良好に挿入できない恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、細胞などの対象物にダメージを与えることなく、この対象物を処理できるマイクロマニピュレータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、マニピュレータ用微小器具を固定状態で保持する保持部材が、移動体により移動されるマイクロマニピュレータであって、上記保持部材が上記移動体に固定して取り付けられ、この保持部材に圧電・電歪素子が直接固定して取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記保持部材は移動体に片持ち状態で取り付けられ、この保持部材の先端側に圧電・電歪素子が取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記保持部材は、移動体に弾性体を介して固定して取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記圧電・電歪素子には、保持部材に固定された端部とは反対側の端部に慣性体が固定して取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るマイクロマニピュレータの一実施の形態を示す斜視図である。
この図１に示すマイクロマニピュレータ１０は、バイオテクノロジーの分野において細胞などの対象物に人工操作処理を実施するマイクロマニピュレータシステムにおけるインジェクション用マイクロマニピュレータである。
【００１４】
上記マイクロマニピュレータシステムは、細胞などを収容するシャーレを移動するためのＸＹステージを具備する顕微鏡ユニット（不図示）の両側に、図示しないホールディング用マイクロマニピュレータと上記インジェクション用マイクロマニピュレータ１０とが配置され、ホールディング用マイクロマニピュレータに、細胞などをホールドするためのホールディングピペット２１（図４）が保持され、インジェクション用マイクロマニピュレータ１０に、細胞などに核や精子を注入するためのインジェクションピペット１１が保持されたものである。このインジェクションピペット１１はマニピュレータ用微小器具であり、ピペットホルダ１２及びチューブ（不図示）を介して図示しないインジェクタに接続される。このインジェクタの作用により、インジェクションピペット１１内の液体の吐出と吸引が制御される。
【００１５】
ところで、インジェクション用マイクロマニピュレータ１０は、保持部材としてのホルダブロック１３、移動体としての移動テーブル１４、圧電・電歪素子（つまり圧電素子または電歪素子）としてのピエゾ素子１５、移動ステージ１６及びステッピングモータ１７を有して構成される。
【００１６】
マニピュレータ用微小器具としての前記インジェクションピペット１１はピペットホルダ１２に装着され、また、ホルダブロック１３にはクランプ板１８が設けられている。ピペットホルダ１２が、ホルダブロック１３とクランプ板１８との間に着脱自在に挟持されることで、インジェクションピペット１１は、ピペットホルダ１２を介しホルダブロック１３に固定状態で保持される。
【００１７】
このホルダブロック１３は移動テーブル１４に突設、つまり移動テーブル１４に片持ち状態で直接固定して取り付けられる。この移動テーブル１４は、移動ステージ１６に設けられたガイドレール１９に沿って、図２及び図３の矢印Ａ方向に直線移動可能に構成される。移動ステージ１６にはステッピングモータ１７が取り付けられ、このステッピングモータ１７の駆動力が図示しないネジ機構等を介して移動テーブル１４へ伝達される。これにより、移動テーブル１４は、ガイドレール１９に沿って直線移動されてホルダブロック１３を移動させ、このホルダブロック１３及びピペットホルダ１２を介して、インジェクションピペット１１を所望位置まで直線移動させる。
【００１８】
前記ピエゾ素子１５は、電圧が印加されることによって歪みを生ずる素子であり、その電圧によって定まる体積に膨張または収縮する。このピエゾ素子１５がホルダブロック１３の先端側に直接固定して取り付けられる。上記ピペットホルダ１２も、このホルダブロック１３の先端側にクランプ板１８を用いて挟持されて保持される。尚、図中符号２０は、ピエゾ素子１５へ電圧を印加するためのリード線である。
【００１９】
リード線２０を介してピエゾ素子１５へパルス電圧（例えば電圧値０〜１００Ｖ、周波数１〜１０Ｈｚ）を印加してピエゾ素子１５を急激に伸縮させると、このピエゾ素子１５はホルダブロック１３に衝撃力を作用し、この衝撃力がピペットホルダ１２を介してインジェクションピペット１１へ伝達され、このインジェクションピペット１１が微小振動する。
【００２０】
インジェクションピペット１１の微小振動の方向Ｂは、このインジェクションピペット１１が移動テーブル１４により移動する矢印Ａ方向と一致する方向の成分α（図２）を有する。インジェクションピペット１１を移動テーブル１４により矢印Ａ方向に移動させながら、ピエゾ素子１５によりインジェクションピペット１１を微小振動させ、またはインジェクションピペット１１を移動テーブル１４により矢印Ａ方向に移動させて所定位置に停止させた後、その位置で、ピエゾ素子１５によりインジェクションピペット１１を微小振動させる。すると、図４に示すように、このインジェクションピペット１１内に充填された液体がインジェクションピペット１１の先端から押し出しされるときの正圧と、この押し出された上記液体がインジェクションピペット１１内へ吸引されるときの負圧とが卵細胞３０に作用する。この正圧と負圧が卵細胞３０に繰り返し作用されることによって、この卵細胞３０の細胞質３１を覆う細胞膜３２、及びこの細胞膜３２の周囲にあって卵細胞３０を保護する透明体３３に穿孔３４が形成される。
【００２１】
この穿孔３４は、図４の２点鎖線に示す従来技術の如く、インジェクションピペット１１を卵細胞３０及び透明体３３に突き刺して卵細胞３０変形させ、この卵細胞３０にダメージを与えることにより形成されるものではなく、卵細胞３０及び透明体３３に何ら変形させることなく形成できる。移動テーブル１４により、この穿孔３４内を通過してインジェクションピペット１１を移動させることによって、このインジェクションピペット１１の先端を卵細胞３０内の所望位置へ位置付けることができ、この位置でインジェクションピペット１１から卵細胞３０内へ核または精子を注入する。
【００２２】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、私の効果▲１▼〜▲３▼を奏する。
▲１▼ピペットホルダ１２を介してインジェクションピペット１１を固定状態で保持するホルダブロック１３が、片持ち状態で移動テーブル１４に固定して取り付けられ、このホルダブロック１３の先端側にピエゾ素子１５が直接固定して取り付けられ、上記ピペットホルダ１２もホルダブロック１３の先端側に保持されたことから、ピエゾ素子１５の急激な伸縮による衝撃力をホルダブロック１３へ付与でき、この衝撃力によるホルダブロック１３の振動が、ピペットホルダ１２を介してインジェクションピペット１１へ伝達される。この結果、卵細胞３０及び透明体３３の変形を伴うことなく、これらの卵細胞３０及び透明体３３に穿孔３４を形成できるので、卵細胞３０にダメージを与えることなく、この卵細胞３０にインジェクションピペット１１を挿入処理できる。
【００２３】
▲２▼インジェクションピペット１１がピペットホルダ１２を介してホルダブロック１３に固定状態で取り付けられ、このホルダブロック１３が移動可能な移動テーブル１４に固定して取り付けられと共に、このホルダブロック１３にピエゾ素子１５が直接固定されたことから、インジェクションピペット１１は、ピペットホルダ１２及びホルダブロック１３を介して移動テーブル１４に固定して取り付けられ、ピペットホルダ１２及びホルダブロック１３を介して移動テーブル１４に摩擦力の存在下で移動可能に配設されていないので、摩擦力を適切に管理する必要がなく、インジェクションピペット１１の移動は移動テーブル１４によって実施される。このため、インジェクションピペット１１を所望位置に常に安定して好適に移動させることができる。
【００２４】
▲３▼ピペットホルダ１２を介してインジェクションピペット１１を保持するホルダブロック１３が、移動テーブル１４に直接固定して取り付けられたことから、移動テーブル１４の移動時にインジェクションピペット１１が不用意に振動等せず、この移動テーブル１４によるインジェクションピペット１１の位置決め精度を向上させることができる。
【００２５】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、ピペットホルダ１２を介してインジェクションピペット１１を保持するホルダブロック１３が移動テーブル１４に直接固定されるものを述べたが、このホルダブロック１３を、弾性体を介して移動テーブル１４に固定させてもよい。この弾性体としてはゴム、軟質プラスチックまたはばねなどである。この弾性体の存在によって、ピエゾ素子１５から付与される衝撃力によるホルダブロック１３の振動（振動の振幅）を増大できるので、インジェクションピペット１１の振動も増大されて、このインジェクションピペット１１により卵細胞３０及び透明体３３に穿孔３４を容易に形成できる。
【００２６】
また、ピエゾ素子１５には、ホルダブロック１３に固定された端部とは反対側の端部２２に、図示しない慣性体が直接固着されてもよい。この場合には、この慣性体によってピエゾ素子１５からホルダブロック１３へ作用する衝撃力が増大されるので、この場合も、ホルダブロック１３及びインジェクションピペット１１の振動（振動の振幅）を増大でき、卵細胞３０及び透明体３３に穿孔３４を容易に形成できる。
【００２７】
尚、上記実施の形態では、インジェクションピペット１１を保持するインジェクション用マイクロマニピュレータ１０に本発明を適用するものを述べたが、マニピュレータ用微小器具としてのホールディングピペット２１を保持するホールディング用マイクロマニピュレータに本発明を適用してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態では、バイオテクノロジーの分野において細胞などを人工操作するマイクロマニピュレータシステムに本発明を実施するものを述べたが、化成品や電子部品等の製造工程において、混入異物を採取する工業用マイクロマニピュレータシステムのマイクロマニピュレータに本発明を適用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るマイクロマニピュレータによれば、細胞等の対象物にダメージを与えることなく、この対象物を処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロマニピュレータの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のマイクロマニピュレータを示す正面図である。
【図３】図１のマイクロマニピュレータを示す平面図である。
【図４】図１のマイクロマニピュレータにおけるインジェクションピペットを卵細胞に挿入する状況を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  マイクロマニピュレータ
１１  インジェクションピペット
１２  ピペットホルダ
１３  ホルダブロック（保持部材）
１４  移動テーブル（移動体）
１５  ピエゾ素子（圧電・電歪素子）
１６  移動ステージ
１７  ステッピングモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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