(57)【要約】【課題】顕微鏡視野内において１回の操作で把持対象物を把持指先端部で把持可能で、かつ、把持対象物を適正な位置に載置可能なマイクロマニュピュレータを提供する。【解決手段】マイクロマニュピュレータ１１０は、把持指の先端部を互いに近接させて微小な把持対象物を把持するマイクログリッパ機構部１と、マイクログリッパ機構部１をＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向に移動させるＸＹＺ移動機構部４０と、マイクログリッパ機構部１とＸＹＺ移動機構部４０との間に配置され、把持指先端部を中心として把持指が回動するように把持指先端部の姿勢方向を変更する姿勢変更機構部６０と、を備えている。把持対象物の形状に特色があっても、１回の接触で把持対象物をエンドエフェクタで把持可能で、把持対象物を適正な載置位置に載置することができる。把持対象物が生体であっても損傷を加えない。【選択図】図３
2005342844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持指の先端部を近接させて微小な把持対象物を把持する把持手段と、
前記把持手段をＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向に移動させる３次元移動手段と、
前記把持手段と前記３次元移動手段との間に配置され、前記把持指先端部の姿勢方向をＸ、Ｙ方向で同時に変更する姿勢変更手段と、
を備えたマイクロマニュピュレータ。
【請求項２】
前記姿勢変更手段は、前記把持指先端部を中心として前記把持指が回動するように前記把持指先端部の姿勢方向を変更することを特徴とする請求項１に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項３】
前記姿勢変更手段は、前記３次元移動手段からのＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動量が出力される出力ステージと、この出力ステージに対し前記把持指先端部を中心として円弧状に移動可能な移動体とを有し、前記把持手段は前記移動体に支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項４】
前記出力ステージは円弧状のガイドを有しており、前記ガイドに移動可能に係合する係合突起が前記移動体に突設されたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項５】
前記移動体は、前記出力ステージに当接する第１の当接突起を更に有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項６】
前記移動体はＺ方向で前記出力ステージより上側に配置されており、前記把持手段はＺ方向で傾斜するように前記移動体に支持されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項７】
前記把持手段は、前記出力ステージに当接する第２の当接突起を有することを特徴とする請求項６に記載のマイクロマニュピュレータ。
【請求項８】
前記出力ステージ及び前記移動体のいずれか一方に配置されたセンサと、いずれか他方に配置された遮光板とを有し、前記把持指先端部のＸ、Ｙ方向での姿勢を検出するための姿勢検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載のマイクロマニュピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロマニュピュレータに係り、特に、把持指の先端部を互いに近接させて微小な把持対象物を把持するマイクロマニュピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、微小部品の組み立てや細胞操作等にマイクロマニュピュレータが用いられている。一般に、マイクロマニュピュレータは、微小な把持対象物を把持するために、複数本の把持指の先端部を互いに把持対象物に近接・離間させる機構（把持手段）を有しており（例えば、特許文献１参照）、把持対象物が微小なため、マイクロマニュピュレータによる作業は、肉眼による顕微鏡視野下や、顕微鏡に取り付けられたＣＣＤカメラを介してディスプレイに出力された画像を参照して行われる（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、従来のマイクロマニュピュレータでは、把持対象物の向きに把持指先端部の向きを一致させる場合には、予め把持対象物の向きを把持指先端部の向きに対して揃えるように把持対象物載置台（載置ステージ）上に載置するか、把持対象物載置台が向きを変えられるような機構を備えている。なお、直方体状のチップ素子を把持して基板上に実装する場合には、チップ素子の端子位置を基板のランド位置に合わせるため、把持対象物を把持した状態の把持指先端部や基板の向きをマニュアルで合わせ込むようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６８９７９号公報
【特許文献２】特開平４−３０３８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のマイクロマニュピュレータでは、マニュアルで把持対象物に対して把持指先端部の向きを合わせているため、把持指先端部で把持対象物を把持するまでに複数回の試行錯誤が必要で手間が掛かっていた。特に、把持対象物が細胞の場合には、複数回の試行錯誤を行うと、当該細胞が傷つくため、１回の操作で把持対象物を把持指先端部で把持可能なマイクロマニュピュレータが求められている。また、現在より２まわりも小さい０４０２型（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）のチップ素子の規格化も進められており、より微小な把持対象物を把持すると共に、ランド位置に正確に載置可能なマイクロマニュピュレータが求められている。
【０００６】
本発明は上記時間に鑑み、顕微鏡視野内において１回の操作で把持対象物を把持指先端部で把持可能で、かつ、把持対象物を適正な位置に載置可能なマイクロマニュピュレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、マイクロマニュピュレータであって、把持指の先端部を近接させて微小な把持対象物を把持する把持手段と、前記把持手段をＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向に移動させる３次元移動手段と、前記把持手段と前記３次元移動手段との間に配置され、前記把持指先端部の姿勢方向をＸ、Ｙ方向で同時に変更する姿勢変更手段と、を備える。
【０００８】
本発明では、３次元移動手段により、微小な把持対象物が把持指先端部に位置するように、把持手段がＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向に移動され、把持手段と３次元移動手段との間に配置された姿勢変更手段により、把持対象物に対する把持指先端部の姿勢方向がＸ、Ｙ方向で同時に変更され、把持手段により、把持指先端部を近接させて把持対象物が把持される。そして、把持された把持対象物を所定位置に載置する場合には、３次元移動手段により、把持対象物を把持した把持手段の把持指先端部が所定位置に位置するようにＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向に移動され、姿勢変更手段により、把持対象物が正確に所定位置に位置するように把持指先端部の姿勢方向がＸ、Ｙ方向で同時に変更され、把持手段により、把持指先端部が離間され把持対象物が所定位置に載置される。本発明によれば、把持指先端部の姿勢方向をＸ、Ｙ方向で同時に変更する姿勢変更手段を備えているので、顕微鏡視野内において１回の操作で把持対象物を把持指先端部で把持可能で、かつ、把持対象物をＸ、Ｙ方向で適正な位置に載置可能なマイクロマニュピュレータを得ることができる。
【０００９】
本発明において、姿勢変更手段が、把持指先端部を中心として把持指が回動するように把持指先端部の姿勢方向を変更するようにすれば、把持対象物を把持する把持指先端部が回動動作の中心となるので、把持指先端部の姿勢方向を変えることによる位置変化を少なくすることができ、顕微鏡視野内でマイクロマニュピュレータの操作を行うことができる。このような構成は、例えば、姿勢変更手段が、３次元移動手段からのＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動量が出力される出力ステージと、この出力ステージに対し把持指先端部を中心として円弧状に移動可能な移動体とを有し、把持手段が移動体に支持されることで具現できる。この場合に、出力ステージが円弧状のガイドを有しており、ガイドに移動可能に係合する係合突起を移動体に突設するようにしてもよい。また、移動体が、出力ステージに当接する第１の当接突起を更に有するようにすれば、移動体は第１の当接突起及び係合突起により出力ステージに複数箇所で当接するので、出力ステージに対する移動体の安定な移動を確保することができる。更に、移動体がＺ方向で出力ステージより上側に配置されており、把持手段がＺ方向で傾斜するように移動体に支持されるようにすれば、載置台に載置された把持対象物を顕微鏡視野内で観察しながら把持指先端部で把持することが容易となる。このとき、把持手段は、前記出力ステージに当接する第２の当接突起を有することが好ましい。また、出力ステージ及び移動体のいずれか一方に配置されたセンサと、いずれか他方に配置された遮光板とを有し、把持指先端部のＸ、Ｙ方向での姿勢を検出するための姿勢検出手段を更に備えようにすれば、移動体が移動しても把持指先端部の姿勢を正確に把握することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、把持指先端部の姿勢方向をＸ、Ｙ方向で同時に変更する姿勢変更手段を備えているので、顕微鏡視野内において１回の操作で把持対象物を把持指先端で把持可能で、かつ、把持対象物をＸ、Ｙ方向で的確な位置に載置可能なマイクロマニュピュレータを得ることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係るマイクロマニュピュレータを、微小な把持対象物を取り扱うための微小物体ハンドリングシステムに適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の微小物体ハンドリングシステム２００は、マイクロマニュピュレータ１１０、微小物体載置基台１０２及び顕微鏡１０１を有し厚板状の定盤１０６に固定された微小物体ハンドリング装置１００と、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという。）２０２と、パソコン２０２のスレーブ（奴隷）コンピュータとしてマイクロマニュピュレータ１１０を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラ（以下、ＰＬＣという。）２０４と、を備えている。
【００１３】
パソコン２０２には、液晶表示装置等のディスプレイ２０１及びマウス等の入力装置２０３が接続されている。また、顕微鏡１０１にはＣＣＤカメラ１０７が装着されており、ＣＣＤカメラ１０７からの出力端子がパソコン２０２に接続されている。従って、微小物体ハンドリングシステム２００のオペレータは、顕微鏡１０１の接眼レンズから直接、又は、ディスプレイ２０１を介して微小物体載置面１７上に載置された微小な把持対象物を目視することができる。
【００１４】
また、パソコン２０２はインターフェースを介してＰＬＣ２０４に接続されており、ＰＬＣ２０４は、マイクロマニュピュレータ１１０に配設された種々のアクチュエータの駆動制御を行う駆動制御部等をマウントした中継基板２０５に接続されている。中継基板２０５とマイクロマニュピュレータ１１０に配設された種々のアクチュエータとは、図示を省略したフレキシブル基板で接続されている。なお、ＰＬＣ２０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの他に、Ｄ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ等を有して構成されており、ＲＯＭに格納されたプログラム及びプログラムデータに従って、パソコン２０２から動作命令を受信すると共に、コンピュータ２０２にイーサネット（Ethernet）を介して後述するセンサで検出したデータや種々のアクチュエータのステータスを送信する。
【００１５】
図２に示すように、定盤１０６には、板状の顕微鏡基台１０５及び受け台１０３が固定されている。顕微鏡基台１０５上には顕微鏡１０１を支持する支柱が立設されており、受け台１０３の上には板状で受け台１０３より面積の小さい微小物体／マニュピュレータ基台１０８が固定されている。また、微小物体／マニュピュレータ基台１０８上には、ブロック状の微小物体載置基台１０２及び４本の脚部を有しマイクロマニュピュレータ１００を固設するためのマニュピュレータ載置架台１０４が固定されている。上述した中継基板２０５は、マニュピュレータ載置架台１０４の脚部に固定されている。
【００１６】
微小物体載置基台１０２は、その頂上部分に、略水平の微小物体載置面１７を有しており、把持対象物は微小物体載置基台１０２上に載置される。一方、マニュピュレータ載置架台１０４は、２本の把持指とメータからなる把持指駆動用アクチュエータ１ｃ（図５、図６参照）とを有し２本の把持指の先端部（以下、エンドエフェクタという。）を互いに近接ないし離間させる把持手段としてのマイクログリッパ機構部１のエンドエフェクタが概ね微小物体載置面１７の中央に位置するように脚部の長さや微小物体／マニュピュレータ基台１０８への固定位置が設定されている。また、顕微鏡１０１は、対物レンズが微小物体載置面１７の略中央部に位置するように上述した支柱で顕微鏡基台１０５に支持されている。なお、２本の把持指はそれぞれ図示しないバネで付勢されており、把持指駆動用アクチュエータ１ｃが非通電の通常状態で、エンドエフェクタは離間しており開口（以下、エンドエフェクタ開口１ａという。）が形成される（図５、図６（Ａ）参照）。
【００１７】
図２〜図４に示すように、マイクロマニュピュレータ１００は、マイクログリッパ機構部１、エンドエフェクタの姿勢方向をＸ、Ｙ方向で同時に変更する姿勢変更手段としての姿勢変更機構部６０、並びに、マイクログリッパ機構部１及び姿勢変更機構部６０をＸＹ方向に移動させるＸＹ移動機構３０とＺ方向に移動させるＺ移動機構５０とを有する３次元移動手段としてのＸＹＺ移動機構部４０を備えている。
【００１８】
図３及び図４に示すように、ＸＹ移動機構３０は、直進機構、エンコーダ及び正逆転可能なステッピングモータを有するＸ方向アクチュエータ３２と、同じく直進機構、エンコーダ及び正逆転可能なステッピングモータを有するＹ方向アクチュエータ３３と、Ｘ方向入力部３１ａ、Ｙ方向入力部３１ｂ及びＺ移動機構５０に固着されたＸＹ方向出力部３１ｃを有し、Ｘ方向入力部３１ａ、Ｙ方向入力部３１ｂ及びＸＹ方向出力部３１ｃのそれぞれの中点を結ぶ仮想線を中心線として２つのパンタグラフが対称配置された平行四節機構３１とを備えている。このため、Ｘ方向アクチュエータ３２、Ｙ方向アクチュエータ３３からの直進駆動力がそれぞれＸ方向入力部３１ａ、Ｙ方向入力部３１ｂに入力されると、当該直進駆動力により２つのパンタグラフが変位し、変位量がＸ、Ｙ方向で合成・拡大されてＸＹ方向出力部３１ｃに出力される。
【００１９】
Ｚ移動機構５０は、平板状の底部フレーム５３を有している。上述したＸＹ方向出力部３１ｃは、この底部フレーム５３に固着されている。また、底部フレーム５３の隅部には４つのマイクロキャスタが配設されている。このため、底部フレーム５３は、固着したＸＹ方向出力部３１ｃからの出力に従って、マニュピュレータ載置架台１０４に固定された受け台３４上をＸＹ方向に移動可能に構成されている。また、Ｚ移動機構５０は、底部フレーム５３の上方に位置し底部フレーム５３に対しＺ方向に離間・近接可能な移動フレーム５４を有している。移動フレーム５４には、エンコーダ及び正逆転可能なステッピングモータを有するＺ方向アクチュエータ５１と、一端が底部フレーム５３に支持されたシャフト５２とを含む直動機構が収容されている。移動フレーム５４は、Ｚ方向アクチュエータ５１が正転することで底部フレーム５３から離間し、逆転することで底部フレーム５３に近接するように構成されている。
【００２０】
従って、移動フレーム５４は底部フレーム５３に対してＺ方向に相対移動が可能なため、ＸＹＺ移動機構部４０（の移動フレーム５４）は、Ｘ方向アクチュエータ３２、Ｙ方向アクチュエータ３３、Ｚ方向アクチュエータ５１からの駆動力によりＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向への移動が許容されている。この移動フレーム５４に、姿勢変更機構部６０が固定されている。
【００２１】
図５に示すように、姿勢変更機構部６０は、出力ステージとしての略扇状のベースフレーム２と、ベースフレーム２に対して移動可能な移動体としての移動ユニット５５とで構成されている。マイクログリッパ機構部１は、シャフト７１より移動ユニット５５の先端部に連結されている。
【００２２】
図５及び図７に示すように、ベースフレーム２は、ベースフレーム２の中央部を構成し略扇状で略水平のスライド平面２ａ、スライド平面２ａのエンドエフェクタ側に隣接し略扇状でテーパ状に略３０°の角度で傾斜したスライド傾斜面２ｂ、スライド平面２ａのＸＹＺ移動機構部４０側に隣接し表裏にエンドエフェクタを中心とする同心円の一部（円弧）を形成するガイドの一部としての曲壁２ｄ、曲壁２ｄのスライド平面２ａ側に固着された歯付きベルト２ｃ、エンドエフェクタを中心とする同心円の一部を形成し曲壁２ｄに対向するガイドの一部としての曲壁２ｅ、曲壁２ｅの一側に固定された姿勢検出手段の一部としての透過一体型センサ２ｆ、及び、姿勢変更機構部６０を移動フレーム５４に連結（固定）するための連結部１６を有している。なお、曲壁２ｄと曲壁２ｅとの間には円弧状の溝２ｇが形成されている。
【００２３】
図８に示すように、移動ユニット５５は、減速機構が配置された減速機構台６３、減速機構台６３の上方を覆う上部ブラケット６２、及び、減速機構台６３の下部を覆う下部ブラケット６９を有している。
【００２４】
上部ブラケット６２は、平面部と平面部の両側面側から略垂直に折り曲げられ下方に延出した立ち下り部とを有している。平面部には正逆転可能なステッピングモータからなる姿勢変更アクチュエータ６１が組み付けられており、立ち下り部にはボス６２ａ、６２ｂ及び不図示の６２ｄ、６２ｅが突設されている。
【００２５】
減速機構台６３は、平面部と平面部の両側面側から略垂直に立ち上げられた立ち上り部とを有している。平面部には、プーリギア６５、減速ギア６６及び歯付き無端伝達ベルト６７が配設されている。プーリギア６５は、一側が減速機構台６３に回転可能に軸支されており、姿勢変更アクチュエータ６１のアクチュエータ軸が嵌着されている。減速ギア６６は回転軸に大径ギア６６ａと大径ギア６６ａの下方に配置された小径ギア６６ａとが嵌着されて構成されており、回転軸の一端は上部ブラケット６２に回転可能に軸支されている。ベルト６７はプーリギア６５及び大径ギア６６ａ間に張架されており両者と噛合している。一方、立ち上り部には他端にフック６８ａを有するバネ６８が固定されている。なお、上部ブラケット６２はネジ６４で減速機構台６３に組み付けられている。また、小径ギア６６ｂは平面部を貫通して下方に突出している。
【００２６】
下部ブラケット６９は、平面部と、平面部の両側面側から略垂直に立ち上げられた側面立ち上り部と、ＸＹＺ移動側の平面部から略垂直に立ち上げられた正面立ち上り部と、マイクログリッパ機構部１側の平面部の両側面側から略垂直に立ち下げられた立ち下り部とを有している。
【００２７】
平面部からは下方に向けて２本の円柱状の第１の当接突起としてのスライダ７２と、係合突起の一部としての２本のシャフトとが突設されている。これらのシャフトには係合突起の一部としてのローラ７０がそれぞれ回転可能に軸支されており、シャフトの先端部には係止リング７３が嵌着されている。また、平面部には矩形板状の姿勢検出手段の一部としての遮光板６９ｆが下方に向けて植設されている（図６（Ｂ）、（Ｃ）参照）。なお、平面部には長穴が形成されており、小径ギア６６ｂはこの長穴を貫通している。
【００２８】
側面立ち上がり部の両端部には、それぞれスリット６９ａ、６９ｂ及びスリット６９ｄ、６９ｅが形成されている。これらのスリットには、それぞれ上部ブラケット６２のボス６２ａ、６２ｂ及び不図示のボス６２ｄ、６２ｅが摺動可能に当接している。また、正面立ち上り部の両端部にはバネ掛け６９ｃが形成されており、これらのバネ掛け６９ｃにバネ６８のフック６８ａが掛止されている。なお、立ち下り部に上述したシャフト７１が固定されており、マイクログリッパ機構部１は移動ユニット５５の立ち下り部に支持（連結）されている。
【００２９】
図５〜図７に示すように、移動ユニット５５の小径ギア６６ｂは、ベースフレーム２の歯付ベルト２ｃと噛合している。また、移動ユニット５５のローラ７０は、ベースフレーム２の溝２ｇ内に配置されており、曲壁２ｄの曲面に当接している。なお、バネ６８は小径ギア６６ｂが曲壁２ｄを押圧するように張架されており、係止リング７３の上面と曲壁２ｄ、２ｅの底面とは一定のクリアランスを持って対向している。更に、スライダ７２の先端部はベースフレーム２のスライド平面２ｂに当接している。従って、移動ユニット５５は、姿勢変更アクチュエータ６１が駆動すると、その駆動力は歯付ベルト２ｂと噛合した小径ギア６６ｂに伝達され、ベースフレーム２上を、エンドエフェクタを中心として円弧状に移動する構造が採られている。
【００３０】
図５及び図６に示すように、マイクログリッパ機構部１は、シャフト７１により移動ユニット５５に連結される水平連結部を除き、エンドエフェクタが微小物体載置面１７上に載置された微小物体を把持可能なように、下方に向けて略３０°の角度で斜設されている。マイクログリッパ機構部１の水平連結部近傍の底面には第２の当接突起としてのスライダ１ｂが下方に向けて突設されている。スライダ１ｂの先端部はベースフレーム２のスライド傾斜面２ｂに当接している。
【００３１】
（動作）
次に、直方体状の微小チップ素子をプリント基板上のランドに載置するときの微小物体ハンドリングシステム２００の動作について説明する。
【００３２】
パソコン２０２、マイクロマニュピュレータ１１０等微小物体ハンドリングシステムを構成する全ての構成部に電源が投入され、パソコン２０２でのアプリケーションソフトウエアの起動やマイクロマニュピュレータ１１０の初期設定処理が終了すると、ＰＬＣ２０４（のＣＰＵ）はマイクロマニュピュレータ１１０側の種々のアクチュエータやセンサのステータスをパソコン２０２に送出する。
【００３３】
パソコン２０２は、プログラムデータを参照して送出されたステータスに異常がないかを判断し、異常があるときは、ディスプレイ２０１に異常箇所及び異常の程度を表示させ、異常がないとき（又は異常の程度が低いとき）は、エンドエフェクタが微小物体載置面１７上の載置物（例えば、プリント基板）に不用意に接触しないように、エンドエフェクタを基準位置に位置させてよいか否かの問い合わせをディスプレイ２０１に表示させて、入力装置２０３から肯定的な入力があるまで待機する。入力装置２０３からの入力があると、パソコン２０２は、ＰＬＣ２０４に対してエンドエフェクタを基準位置に位置させるように命令する。
【００３４】
ＰＬＣ２０４は、姿勢変更アクチュエータ６１を駆動させ移動ユニット５５をセンサ２ｆ側に移動させると共に、センサ２ｆからの２値信号に変化があるかを判断する。遮光板６９ｆ（図６（Ｂ）参照）がセンサ２ｆの発光を遮光すると、例えば、センサ２ｆからの信号はローレベル信号からハイレベル信号に変化する。これにより、ＰＬＣ２０４は、移動ユニット５５が基準位置に到達したことを知ることができる。換言すれば、ＰＬＣ２０４は、Ｘ、Ｙ方向でエンドエフェクタの基準となる姿勢座標を得ることができる。ＰＬＣ２０４は、移動ユニット５５が基準位置に到達すると、姿勢変更アクチュエータ６１の駆動を停止させ、パソコン２０２に微小物体のハンドリングの準備が完了した旨を報知する。
【００３５】
パソコン２０２は、ディスプレイ２０１に微小物体（微小チップ素子）のハンドリングが可能な旨を小ウインドで表示させ、入力装置２０３からの入力があるまで待機する。オペレータは、ディスプレイ２０１で顕微鏡画像を参酌しながら、チップ素子がエンドエフェクタ開口部１ａに位置するように入力装置２０３で入力する。本実施形態では、このような入力操作はアプリケーションソフトウエアでサポートされており、ドラッグや左右クリックを使用して行うことが可能である。
【００３６】
パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報をＸ、Ｙ、Ｚ方向成分毎に変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、ＸＹＺ移動機構部４０（ＸＹ移動機構３０、Ｚ移動機構５０のＸ方向アクチュエータ３２、Ｙ方向アクチュエータ３３、Ｚ方向アクチュエータ５１）を駆動して、チップ素子２０がエンドエフェクタ開口部１ａに位置するように移動させ（図９（Ａ）に示す状態）、パソコン２０２からの命令があるまで待機する。
【００３７】
エンドエフェクタの把持方向とチップ素子２０の向きとが不整合の状態のため、オペレータは、エンドエフェクタのＸ、Ｙ方向がチップ素子２０を把持可能な方向となるように入力装置２０３で入力する。パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報を変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、姿勢変更アクチュエータ６１を駆動させ、エンドエフェクタのＸ、Ｙ方向がチップ素子２０を把持可能な方向となるように、移動ユニット５５をベースフレーム２に対してエンドエフェクタを中心として円弧状に回動させ（図９（Ｂ）に示す状態）、パソコン２０２の命令があるまで待機する。
【００３８】
エンドエフェクタの把持方向とチップ素子２０の向きとが整合したため、オペレータは、エンドエフェクタでチップ素子２０を把持するために入力装置２０３で入力する。パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報を変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、把持指駆動用アクチュエータ１ｃを駆動させ、エンドエフェクタに把持対象物２０を把持させ、パソコン２０２の命令があるまで待機する。
【００３９】
オペレータは、チップ素子２０を把持したままエンドエフェクタプリント基板のランド位置に位置するように入力装置２０３で入力する。パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報を変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、ＸＹＺ移動機構部４０を駆動して、チップ素子２０がランド位置２１に位置するように移動させ、パソコン２０２からの命令があるまで待機する。
【００４０】
チップ素子２０を把持したエンドエフェクタの把持方向とランド位置２１の向きとが不整合の状態のため、オペレータは、エンドエフェクタの方向がランド位置２１と同じ方向となるように入力装置２０３で入力する。パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報を変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、姿勢変更アクチュエータ６１を駆動させ、エンドエフェクタの方向がランド位置と同じ方向となるように、移動ユニット５５をベースフレーム２に対してエンドエフェクタを中心として円弧状に回動させ、パソコン２０２の命令があるまで待機する。
【００４１】
オペレータは、エンドエフェクタを離間させるように入力装置２０３で入力する。パソコン２０２は、入力装置２０３からの入力情報を変換してＰＬＣ２０４に送出する。ＰＬＣ２０４は、把持指駆動用アクチュエータ１ｃを駆動させ、エンドエフェクタを離間させる（エンドエフェクタ開口１ｃを形成し微小物体の把持を解放させる）。これにより、チップ素子２０は、ランド位置２１に載置される（図９（Ｃ）に示す状態）。
【００４２】
（作用等）
次に、本実施形態の微小物体ハンドリングシステム２００の作用等について、マイクロマニュピュレータ１１０の作用等を中心に説明する。
【００４３】
本実施形態のマイクロマニュピュレータ１１０は、ベースフレーム２と移動ユニット５５とで構成される姿勢変更機構部６０を備えている。移動ユニット５５は、ベースフレーム２に対しエンドエフェクタを中心として円弧状に回動可能であり、移動ユニット５５に連結されたマイクログリッパ機構部１のエンドエフェクタは姿勢変更が可能である。従って、マイクロマニュピュレータ１１０は、チップ素子のような微小物体（把持対象物）の形状に特色があっても（把持方向が限定されていても）、１回の操作（接触）で微小物体をエンドエフェクタで確実に把持可能であり、かつ、微小物体（チップ素子）を適正な載置位置（ランド位置）に載置することができる。従って、微小物体が生体等の傷つき易い物体でも、１回の接触で生体を把持でき、生体把持のために試行錯誤を繰り返す必要がないので、生体に損傷を加えることもない。
【００４４】
また、本実施形態のマイクロマニュピュレータ１１０は、移動ユニット５５がベースフレーム２に対しエンドエフェクタを中心として円弧状に回動するため、微小物体を把持するエンドエフェクタが回動動作の中心となる。従って、エンドエフェクタの姿勢方向を変えることによる位置変化を少なくすることができ、顕微鏡視野内でマイクロマニュピュレータ１１０の操作を行うことができる。
【００４５】
更に、本実施形態のマイクロマニュピュレータ１１０は、移動ユニット５５がベースフレーム２に当接するスライダ７２を有しており、移動ユニット５５がスライダ７２及びローラ７０でベースフレーム２に複数箇所で当接するので、ベースフレーム２に対する移動ユニット５５の安定な移動を確保することができる。また、本実施形態のマイクロマニュピュレータ１１０は、移動ユニット５５がＺ方向でベースフレーム２より上側に配置されており、マイクログリッパ機構部１がＺ方向で傾斜するように移動ユニット５５に支持されているので、微小物体載置基台１０２上に載置された微小物体を上方からエンドエフェクタで把持でき、顕微鏡視野内で観察しながら把持指先端部で把持することが容易となる。更にまた、マイクログリッパ機構部１のスライダ１ｂはベースフレーム２のスライド傾斜面２ｂに当接しているので、マイクログリッパ機構部１が傾斜配置されていても、移動ユニット５５の移動に伴ってマイクログリッパ機構部１の安定な移動を確保することができる。
【００４６】
また、本実施形態のマイクロマニュピュレータ１１０は、姿勢変更機構部６０がベースフレーム２に配置されたセンサ２ｆと移動ユニット５５に植設された遮光板６９ｆとを有しており、エンドエフェクタで微小物体を把持する前に、エンドエフェクタの姿勢（Ｘ、Ｙ方向での位置）を検出するようにしたので、移動ユニット５５が移動してもエンドエフェクタの姿勢を正確に把握することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、２本の把持指を有し、エンドエフェクタに略直線状の形状のものを例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、微小物体（把持対象物）の形状に応じて把持指の本数（複数本）や先端部の形状を変更可能なことは云うまでもない。また、本実施形態では、把持指の双方を互いに近接させる例を示したが、一方の把持指のみを把持指駆動用アクチュエータ３で駆動（移動）させ、他方の把持指は固定されたままとするようにしてもよい。
【００４８】
更に、本実施形態では、ベースフレーム２に配置されたセンサ２ｆと移動ユニット５５に植設された遮光板６９ｆとを有する姿勢変更機構部６０を例示したが、ベースフレーム２に遮光板６９ｆを植設し、移動ユニット５５にセンサ２ｆを配置するようにしてもよい。そして、本実施形態では、ベースフレーム２が曲壁２ｄ、２ｅを有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、移動ユニット５５はベースフレーム２に配設されたレール上を移動するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は顕微鏡視野内において１回の操作で把持対象物を把持指先端部で把持可能で、かつ、把持対象物を適正な位置に載置可能なマイクロマニュピュレータを提供するため、マイクロマニュピュレータの製造・販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の微小物体ハンドリングシステムの概略構成図である。
【図２】実施形態の微小物体ハンドリングシステムのマイクロマニュピュレータの外観斜視図である。
【図３】マイクロマニュピュレータの平面図である。
【図４】マイクロマニュピュレータの側面図である。
【図５】マイクロマニュピュレータのマイクログリッパ機構部及び姿勢変更機構部の外観斜視図である。
【図６】マイクログリッパ機構部及び姿勢変更機構部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図７】姿勢変更機構部のベースフレームの平面図である。
【図８】姿勢変更機構部の移動ユニットの分解斜視図である。
【図９】マイクログリッパ機構部及び姿勢変更機構部の動作状態の平面図であり、（Ａ）は動作状態その１、（Ｂ）は動作状態その２、（Ｃ）は動作状態その３を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  マイクログリッパ機構部（把持手段）
１ｂ  スライダ（第２の当接突起）
２  ベースフレーム（出力ステージ）
２ｄ、２ｅ  曲壁（ガイド）
２ｆ  透過一体型センサ（姿勢検出手段の一部）
４０  ＸＹＺ移動機構部（３次元移動手段）
５５  移動ユニット（移動体）
６０  姿勢変更機構部（姿勢変更手段）
７０  ローラ（係合突起の一部）
７２  スライダ（第１の当接突起）
１１０  マイクロマニュピュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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