細胞マニピュレータ
【課題】インジェクションピペットに対する微動動作とインジェクション動作を同一の手
段で実施すること。
【解決手段】細胞に針を挿入するインジェクションピペット３４と、インジェクションピ
ペット３４の位置を制御するＸＹ軸テーブル３６およびＺ軸テーブル３８を備え、インジ
ェクションピペット３４を支持するＺ軸テーブル３８に微動機構４４を内蔵し、微動機構
４４は、印加電圧に応じてインジェクションピペット３４の長手方向に沿って伸縮する圧
電素子５４と、圧電素子５４に対する印加電圧を制御する制御回路を有し、圧電素子５４
は、微動用電圧の印加に応答してインジェクションピペット３４をその長手方向に沿って
微動駆動し、インジェクション用電圧の印加に応答してインジェクションピペット３４に
針を挿入するための押圧力を付与する。
段で実施すること。
【解決手段】細胞に針を挿入するインジェクションピペット３４と、インジェクションピ
ペット３４の位置を制御するＸＹ軸テーブル３６およびＺ軸テーブル３８を備え、インジ
ェクションピペット３４を支持するＺ軸テーブル３８に微動機構４４を内蔵し、微動機構
４４は、印加電圧に応じてインジェクションピペット３４の長手方向に沿って伸縮する圧
電素子５４と、圧電素子５４に対する印加電圧を制御する制御回路を有し、圧電素子５４
は、微動用電圧の印加に応答してインジェクションピペット３４をその長手方向に沿って
微動駆動し、インジェクション用電圧の印加に応答してインジェクションピペット３４に
針を挿入するための押圧力を付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞マニピュレータに係り、特に、顕微鏡観察下で細胞に針を挿入して、細
胞に核などを注入する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジーの分野において、顕微鏡観察下で細胞に針を挿入して、細胞に核な
どを注入する細胞マニピュレータとして、マイクロマニピュレータシステムが知られてい
る（特許文献１参照）。このマイクロマニピュレータシステムにおいては、マニピュレー
タ用微小器具を細胞に挿入する際に、細胞が大きく変形して、細胞にダメージを与えるの
を防止するために、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を移動体に
固定するとともに、保持部材に圧電・電歪素子を直接取り付ける構成が採用されている。
【特許文献１】特開２００４−３２５８３６号公報（第３頁から第５頁、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているマイクロマニピュレータシステムでは、マニピュレータ用
微小器具を保持する保持部材を移動体に固定するとともに、保持部材に圧電・電歪素子を
直接取り付けるようにしているので、マニピュレータ用微小器具を細胞に挿入する際に、
細胞にダメージを与えるのを防止することができる。
【０００４】
しかし、保持部材に圧電アクチュエータとしての圧電・電歪素子が取り付けられている
が、マニピュレータ用微小器具を微動駆動する構成が採用されていないので、マニピュレ
ータ用微小器具を高精度に位置決めするための微動機構を別に設けたのでは、制御軸数が
増加するとともに、配線処理が困難となる。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されてものであり、その目的は、インジェク
ションピペットに対する微動動作とインジェクション動作を同一の手段で実施することに
ある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、細胞を挿入対象とするインジェクションピペッ
トと、前記インジェクションピペットを駆動対象として、前記細胞を含む三次元空間を移
動領域として前記インジェクションピペットの位置を制御する三次元軸移動テーブルとを
備え、前記ナノポジショナは、前記三次元軸移動テーブルのいずれかの軸の移動テーブル
に配置されて、印加電圧に応じて前記インジェクション方向に沿って伸縮する圧電アクチ
ュエータと、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御する制御回路を含み、前記
圧電アクチュエータは、前記制御回路の印加電圧に応じて前記インジェクションピペット
に対してインジェクション動作または微動動作をさせてなる細胞マニピュレータを構成し
たものである。
【０００７】
本発明によれば、ナノポジショナに支持された圧電アクチュエータに対する印加電圧を
調整することで、インジェクションピペットに対してインジェクション動作または微動動
作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるとともに、インジェクションピ
ペットに対する位置決めを高精度に行うことができる。
【０００８】
また、細胞マニピュレータを構成するに際しては、細胞を挿入対象とするインジェクシ
ョンピペットと、前記インジェクションピペットを駆動対象として前記インジェクション
ピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノポジショナを支持する支持部材と、前
記支持部材を伴って二次元空間を移動して前記インジェクションピペットの位置を制御す
る二次元軸テーブルとを備え、前記ナノポジショナは、印加電圧に応じて前記インジェク
ションピペットの長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエ
ータに対する印加電圧を制御する制御回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御
回路からの印加電圧に応じて前記インジェクションピペットに対してインジェクション動
作または微動動作をさせることができる。この場合、前記支持部材は、前記ナノポジショ
ナを前記インジェクションピペットの設置角度と平行に配置することができる。
【０００９】
前記各細胞マニピュレータを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる
。（１）前記圧電アクチュエータは、インジェクション用電圧の印加に応答して、前記細
胞に針を挿入するための押圧力を前記インジェクションピペットに付与してなる。（２）
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの微動用電圧の印加に応答して前記インジ
ェクションピペットを微動駆動してなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構成の簡素化を図ることができるとともに、インジェクションピペッ
トに対する位置決めを高精度に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を
示す細胞マニピュレータの構成図である。図１において、マニピュレータシステム１０は
、顕微鏡観察下で細胞等の対象物に人工操作を実施するためのシステムとして、顕微鏡ユ
ニット１２と、ホールディング用マニピュレータ１４と、インジェクション用マニピュレ
ータ１６とを備えており、顕微鏡ユニット１２の両側にマニピュレータ１２、１４が分か
れて配置されている。
【００１２】
顕微鏡ユニット１２は、カメラ１８、顕微鏡２０、ベース２２を備えており、ベース２
２の上方に顕微鏡２０が配置され、顕微鏡２０にはカメラ１８が連結されている。ベース
２２上には細胞等の対象物が載置されるようになっており、ベース２２上の細胞（図示せ
ず）に顕微鏡２０から光が照射されるようになっている。ベース２２上の細胞で反射した
光が顕微鏡２０に入射すると、細胞に関する光学像は、顕微鏡２０で拡大された後カメラ
１８で撮像されるようになっており、カメラ１８の撮像による画像を基に細胞を観察する
ことができる。
【００１３】
ホールディング用マニピュレータ１４は、直交３軸構成のマニピュレータとして、ホー
ルディングピペット２４、ＸＹ軸テーブル２６、Ｚ軸テーブル２８、ＸＹ軸テーブル２６
を駆動する駆動装置３０、Ｚ軸テーブル２８を駆動する駆動装置３２を備えて構成されて
おり、ホールディングピペット２４は、Ｚ軸テーブル２８に連結され、Ｚ軸テーブル２８
はＸＹ軸テーブル２６上に上下動自在に配置されている。ＸＹ軸テーブル２６は、駆動装
置３０の駆動により、Ｘ軸またはＹ軸に沿って移動するように構成され、Ｚ軸テーブル２
８は、駆動装置３２の駆動により、Ｚ軸に沿って（鉛直軸方向に沿って）移動するように
構成されている。Ｚ軸テーブル２８に連結されたホールディングピペット２４は、ＸＹ軸
テーブル２６とＺ軸テーブル２８の移動に従って三次元空間を移動領域として移動し、ベ
ース２２上の細胞等を保持するように構成されている。
【００１４】
インジェクション用マニピュレータ１６は、直交３軸構成のマニピュレータとして、イ
ンジェクションピペット３４、ＸＹ軸テーブル３６、Ｚ軸テーブル３８、ＸＹ軸テーブル
３６を駆動する駆動装置４０、Ｚ軸テーブル３８を駆動する駆動装置４２を備えて構成さ
れており、インジェクションピペット３４は、Ｚ軸テーブル３８に連結され、Ｚ軸テーブ
ル３８はＸＹ軸テーブル３６上に上下動自在に配置されている。ＸＹ軸テーブル３６は、
駆動装置４０の駆動により、Ｘ軸またはＹ軸に沿って移動するように構成され、Ｚ軸テー
ブル３８は、駆動装置４２の駆動により、Ｚ軸に沿って（鉛直軸方向に沿って）移動する
ように構成されているとともに、ベース２２上の細胞等を、針を挿入するための挿入対象
とするインジェクションピペット３４に連結されている。すなわち、ＸＹ軸テーブル３６
とＺ軸テーブル３８は、駆動装置４０、４２の駆動により、ベース２２上の細胞等を含む
三次元空間を移動領域として移動し、インジェクションピペット３４の位置、例えば、イ
ンジェクションピペット３４の先端側からベース２２上の細胞に対して、針を挿入するた
めの挿入位置を制御する三次元軸移動テーブルとして構成されている。
【００１５】
また、Ｘ軸テーブル３８は、移動テーブルとしての機能の他に、ナノポジショナとして
の機能を備え、インジェクションピペット３４を往復動自在に支持するととともに、イン
ジェクションピペット３４をその長手方向（軸方向）に沿って微動駆動するように構成さ
れている。
【００１６】
具体的には、Ｘ軸テーブル３８には、ナノポジショナとして、図２に示す微動機構４４
、または図３に示す微動機構４６が付加（内蔵）されている。
【００１７】
微動機構４４は、圧電アクチュエータの本体を構成するハウジング４８を備えており、
略円筒状に形成されたハウジング４８内には、ねじ軸５０が挿通されているとともに、円
筒状の圧電素子５４、円筒状の間座５６がねじ軸５０の外周側に収納されており、軸受５
８、６０が内輪間座６２を間にしてねじ軸５０にロックナット６６により固定されて収納
されている。
【００１８】
軸受５８、６０は、それぞれ内輪５８ａ、６０ａと、外輪５８ｂ、６０ｂと、内輪５８
ａ、６０ａと外輪５８ｂ、６０ｂ間に挿入されたボール５８ｃ、６０ｃを備え、各内輪５
８ａ、６０ａがねじ軸５０の外周面に内輪間座６２を介し嵌合され、各外輪５８ｂ、６０
ｂがハウジング４８の内周面に嵌合され、ねじ軸５０を回転可能に支持するようになって
いる。軸受５８は、ハウジング４８の内周面に嵌合された間座５６との当接により、圧電
素子を介してふた６４を締めつけることによって予圧が付与される。ハウジング４８の一
端側には圧電素子に電圧を印加するための信号線を通すための孔４８ａ、４８ｂが形成さ
れている。
【００１９】
予圧調整は間座５４の長さを調整することによって押圧力を調整させ軸受へ適切な予圧
力を与える。これにより、軸受５８、６０に所定の予圧が付与され、軸受５８、６０の外
輪間に軸方向間距離としての間隙６３が形成される。
【００２０】
圧電素子５４は、孔４８ａ、４８ｂ内にそれぞれ挿入されたリード線７０、７２を介し
て制御回路（図示せず）に接続されており、制御回路からの電圧に応じてインジェクショ
ンピペット３４のインジェクション方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータの一要素と
して構成されている。例えば、圧電素子５４は、制御回路からインジェクション用電圧と
して、例えば、図４に示すような矩形波状の電圧Ｖ１が印加されたときには、この印加電
圧Ｖ１に応答して、インジェクションピペット３４の先端側からベース２２上の細胞に対
して、針を挿入するための押圧力をインジェクションピペット３４に付与したり、あるい
は、制御回路から微動用電圧が印加されたときには、この印加電圧に応答して、ねじ軸５
０をその長手方向（軸方向）に沿って微動させて、インジェクションピペット３４の位置
を微調整したりするようになっている。
【００２１】
インジェクション用電圧としては、矩形波状の電圧Ｖ１の代わりに、図５（ａ）に示す
ように、時間勾配を有する台形波状の電圧Ｖ２を用いることができる。この場合、電圧Ｖ
２を、初期値から最大印加電圧に達するまでの時間ｔ１と最大電圧から初期値になるまで
の時間ｔ２がそれぞれ同じになるように設定することで、インジェクションの際に、細胞
へ針を挿入するときの速度と細胞から針を抜くときの速度をそれぞれ同じにすることがで
きる。また、電圧Ｖ２の代わりに、図５（ｂ）に示すように、初期値から最大印加電圧に
達するまでの時間ｔ３と最大電圧から初期値になるまでの時間ｔ４がそれぞれ異なる電圧
Ｖ３を用い、インジェクションの際に、細胞へ針を挿入するときの速度と細胞から針を抜
くときの速度をそれぞれ個別に設定することもできる。さらに、インジェクション用電圧
としては、図６に示すように、三角波状の電圧Ｖ４を用いることができる。この場合も、
初期値から最大印加電圧に達するまでの時間ｔ５と最大電圧から初期値になるまでの時間
ｔ６を任意に設定することができる。
【００２２】
また、インジェクション用電圧を設定するに際しては、使用する細胞の性質に合わせて
、電圧の振幅や電圧の波形を調整することが望ましい。
【００２３】
微動機構４６は、圧電アクチュエータの本体を構成するハウジング７４を備えており、
略円筒状に形成されたハウジング７４内には、ねじ軸７６の軸方向一端側と、、圧電素子
８０、間座８２、軸受８４、８６が収納されている。圧電素子８０は、ねじ軸７６の延長
線上に、間座８２を介してねじ軸７６と直列になって配置されており、間座８２は、ねじ
軸７６の軸方向端部に噛合されたロックナット８８を囲むように配置されている。軸受８
４と軸受８６は内輪間座９０を間にしてねじ軸７６の外周側に配置されている。
【００２４】
軸受８４、８６は、それぞれ内輪８４ａ、８６ａと、外輪８４ｂ、８６ｂと、内輪８４
ａ、８６ａと外輪８４ｂ、８６ｂ間に挿入されたボール８４ｃ、８６ｃを備え、各内輪８
４ａ、８６ａがねじ軸７６の外周面に嵌合され、各外輪８４ｂ、８６ｂがハウジング７４
の内周面に嵌合され、ねじ軸７６を回転可能に支持するようになっている。
【００２５】
ハウジング７４の一端側には、圧電素子８０に対して、ねじ軸７６の軸方向への移動を
規制する蓋９４が固定されている。蓋９４には凹部９４ａが形成されているとともに、孔
９４ｂ、９４ｃが形成されており、蓋９４の凹部９４ａと間座８２の凹部８２ａとの間に
圧電素子８０が挿入されている。
【００２６】
予圧調整は間座８２の長さを調整することによって押圧力を調整させ軸受へ適正な予圧
力を与える。これにより、軸受８４、８６に所定の予圧が付与され、軸受８４、８６の外
輪間に軸方向間距離としての間隙９３が形成される。
【００２７】
圧電素子８０は、蓋９４の孔９４ｂ、９４ｃ内にそれぞれ挿入されたリード線９６、９
８を介して制御回路（図示せず）に接続されており、制御回路からの電圧に応じてインジ
ェクションピペット３４の長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータとして構成され
ている。圧電素子８０は、制御回路からインジェクション用電圧、例えば、図４に示す電
圧Ｖ１が印加されたときには、この印加電圧Ｖ１に応答して、インジェクションピペット
３４の先端側からベース２２上の細胞に対して、針を挿入するための押圧力をインジェク
ションピペット３４に付与したり、あるいは、制御回路から微動用電圧が印加されたとき
には、この印加電圧に応答して、ねじ軸７６をその長手方向（軸方向）に沿って微動させ
て、インジェクションピペット３４の位置を微調整したりするようになっている。この場
合も、インジェクション用電圧としては、電圧Ｖ１の代わりに、図５または図６に示すよ
うに、電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を用いることができる。
【００２８】
上記構成において、インジェクション用マニピュレータ１６を駆動するに際しては、Ｘ
Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８を粗動駆動して、インジェクションピペット３４を
ベース２２上の細胞に近づけて位置決めした後、微動機構４４または微動機構４６を用い
てインジェクションピペット３４を微動駆動することとしている。
【００２９】
具体的には、図７に示すように、駆動装置４０、４２に内蔵された粗動用モータに対し
て、粗動指令２００としてパルス信号を印加すると、粗動用モータのうちＸ軸用モータ、
Ｙ軸用モータ、Ｚ軸用モータがパルス信号に応答して回転駆動し、ＸＹ軸テーブル３６が
Ｘ軸またはＹ軸方向に沿って漸次ベース２２に近づく方向に移動するととともに、Ｚ軸テ
ーブル３８がＺ軸に沿って漸次ベース２２に近づく方向に移動する。この場合、粗動用モ
ータとして、ステッピングモータが用いられたときには、粗動指令２００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸用モータを設定回転数で回転させるために必要な角度ステップ数に相当するパルス信号
を出力することになる。また、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素
子８０には、初期設定電圧Ｖｓが印加されているだけであり、圧電素子５４は、軸受５８
、６０の予圧の反力による圧縮荷重が作用した状態に、圧電素子８０は、軸受８４、８６
の予圧の反力による圧縮荷重が作用した状態にある。
【００３０】
ＸＹ軸テーブル３６またはＺ軸テーブル３８の移動に伴ってインジェクションピペット
３４が粗動用目標位置に到達すると、ＸＹ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８の駆動が停
止され、その後、駆動装置４２に微動指令２０２が印加される。駆動装置４２に微動指令
２０２が印加されると、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に、微動指令２０２に従った微動用電圧Ｖ０が印加され、インジェクションピペット３４
がその長手方向に沿って微動し、ベース２２上の細胞に対する挿入位置に位置決めされる
。
【００３１】
例えば、微動機構４４を用いた場合、微動機構４４では、圧電素子５４の変位の半分の
変位量がインジェクションピペット３４の微動変位量に設定されていることから、圧電素
子５４には、微動変位量の２倍の変位を与えるための制御電圧と初期設定電圧Ｖｓとを加
算した微動用電圧Ｖ０が印加されることになる。
【００３２】
このとき、例えば、圧電素子５４に２ｘの伸びが生じたときには、この伸びによる押圧
力は微動制御を行う前の予圧荷重に加えて軸受外輪を押圧し、軸受５８、６０の各外輪５
８ｂ、６０ｂ間の間隙６３が２ｘ分更に狭くなってねじ軸がＸ変位する。
【００３３】
逆に、圧電素子５４が２ｘ縮むと押圧力が減少し、軸受５８、６０の弾性変形がそれぞ
れｘずつ減少し、間隙６３が拡がる方向に、２ｘ変位することになり、ねじ軸がＸ変位す
る。
【００３４】
このように、間隙６３の変位２ｘを軸受５８、６０がｘずつ分けて吸収するので、軸受
５８、６０を互いに押圧する力がバランスしたときに、スペーサ５２に嵌合している軸受
５８、６０の内輪５８ａ、６０ａがねじ軸５０とともに軸方向にｘ変位する。これにより
、ねじ軸５０に連結されているインジェクションピペット３４が軸方向にｘだけ変位する
。つまり、圧電素子５４の２ｘの変位の半分の変位量がインジェクションピペット３４の
微動変位量となって、インジェクションピペット３４が挿入位置に位置決めされる。
【００３５】
インジェクションピペット３４が挿入位置に位置決めされたときには、位置決めが完了
したとして、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０に、微動指
令２０２に従ったインジェクション用電圧として、例えば、電圧Ｖ１が印加され、ベース
２２上の細胞に対して、インジェクションピペット３４の先端側から針が挿入される。
【００３６】
本実施形態によれば、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に対する印加電圧を調整することで、インジェクションピペット３４に対してインジェク
ション動作または微動動作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるととも
に、インジェクションピペット３４に対する位置決めを高精度に行うことができる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態を図８に従って説明する。本実施形態は、ホールディング
用マニピュレータ１４とインジェクション用マニピュレータ１６を、直交３軸構成のマニ
ピュレータとして用いる代わりに、Ｚ軸をピペット設置角度と平行に配置したマニピュレ
ータとして用いたものであり、他の構成は、前記実施形態で同様である。
【００３８】
具体的には、ホールディング用マニピュレータ１４は、Ｚ軸テーブル２８の代わりに、
角度調整治具１００とナノポジショナ１０２を用いて構成されており、ナノポジショナ１
０２は、駆動装置３２に連結された状態で角度調整治具１００に、Ｙ軸に平行な軸に対し
て回動自在に固定され、ナノポジショナ１０２にはホールディングピペット２４が固定さ
れている。すなわち、ホールディングピペット２４の延在する方向（長手方向）をＺ軸と
したときに、ナノポジショナ１０２がホールディングピペット２４の設置角度と平行に配
置されている。
【００３９】
インジェクション用マニピュレータ１６は、ＸＹ軸テーブル３６を二次元軸テーブルと
して用いるが、Ｚ軸テーブル３８の代わりに、角度調整治具（支持部材）１０４とナノポ
ジショナ１０６を用いて構成されており、ナノポジショナ１０６は、駆動装置４２に連結
された状態で、Ｚ軸と平行に配置された角度調整治具１０４に対して回動自在に固定され
、ナノポジショナ１０６にはインジェクションピペット３４が固定されている。すなわち
、ナノポジショナ１０６は、インジェクションピペット３４の設置角度と平行に配置され
た状態で角度調整治具１０４に支持されている。
【００４０】
ナノポジショナ１０６としては、微動機構４４または微動機構４６を用いることができ
、駆動装置４０、４２を微動機構４４または微動機構４６を駆動することで、すなわち、
ＸＹ軸テーブル３６を粗動駆動して、インジェクションピペット３４をベース２２上の細
胞に近づけて位置決めした後、微動機構４４または微動機構４６を用いてインジェクショ
ンピペット３４を微動駆動することで、インジェクションピペット３４を、ベース２２上
の細胞に対する挿入位置に位置決めすることができる。インジェクションピペット３４が
挿入位置に位置決めされたときには、位置決めが完了したとして、微動機構４４の圧電素
子５４または微動機構４６の圧電素子８０に、微動指令２０２に従ったインジェクション
用電圧として、例えば、電圧Ｖ１を印加することで、ベース２２上の細胞に対して、イン
ジェクションピペット３４の先端側から針を挿入することができる。
【００４１】
本実施形態によれば、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に対する印加電圧を調整することで、インジェクションピペット３４に対してインジェク
ション動作または微動動作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるととも
に、インジェクションピペット３４に対する位置決めを高精度に行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、ナノポジショナ１０６をピペット設置角度（インジェクシ
ョンピペット３４を設置するための角度）と平行に配置したので、Ｘ軸とＹ軸による移動
領域にＸＹテーブル３６を用い、Ｚ軸の移動領域のみにナノポジショナ１０６を用いるこ
とができる。
【００４３】
前記各実施形態においては、Ｚ軸にナノポジショナとしての微動機構４４、４６を適用
したものについて述べたが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の全ての軸にナノポジショナ構造のサ
ポート軸受を適用することができる。
【００４４】
また、前記各実施形態において、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧
電素子８０に基づいた微動動作が必要でないときには、圧電素子５４または圧電素子８０
をインジェクションピペット３４に対するインジェクション動作のみに使用することもで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態を示す細胞マニピュレータのブロック構成図である。
【図２】微動機構の一実施例を示す断面図である。
【図３】微動機構の他の実施例を示す断面図である。
【図４】インジェクション用電圧として矩形波状の電圧を用いたときの波形図である。
【図５】インジェクション用電圧として台形状の電圧を用いたときの波形図である。
【図６】インジェクション用電圧として三角波状の電圧を用いたときの波形図である。
【図７】インジェクション用マニピュレータの粗動時、微動時およびインジェクション時の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す細胞マニピュレータのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ マニピュレータシステム
１２ 顕微鏡ユニット
１４ ホールディング用マニピュレータ
１６ インジェクション用マニピュレータ
１８ カメラ
２０ 顕微鏡
２２ ベース
３４ インジェクションピペット
３６ ＸＹ軸テーブル
３８ Ｚ軸テーブル
４０、４２ 駆動装置
４４、４６ 微動機構
５４、８０ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞マニピュレータに係り、特に、顕微鏡観察下で細胞に針を挿入して、細
胞に核などを注入する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジーの分野において、顕微鏡観察下で細胞に針を挿入して、細胞に核な
どを注入する細胞マニピュレータとして、マイクロマニピュレータシステムが知られてい
る（特許文献１参照）。このマイクロマニピュレータシステムにおいては、マニピュレー
タ用微小器具を細胞に挿入する際に、細胞が大きく変形して、細胞にダメージを与えるの
を防止するために、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を移動体に
固定するとともに、保持部材に圧電・電歪素子を直接取り付ける構成が採用されている。
【特許文献１】特開２００４−３２５８３６号公報（第３頁から第５頁、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているマイクロマニピュレータシステムでは、マニピュレータ用
微小器具を保持する保持部材を移動体に固定するとともに、保持部材に圧電・電歪素子を
直接取り付けるようにしているので、マニピュレータ用微小器具を細胞に挿入する際に、
細胞にダメージを与えるのを防止することができる。
【０００４】
しかし、保持部材に圧電アクチュエータとしての圧電・電歪素子が取り付けられている
が、マニピュレータ用微小器具を微動駆動する構成が採用されていないので、マニピュレ
ータ用微小器具を高精度に位置決めするための微動機構を別に設けたのでは、制御軸数が
増加するとともに、配線処理が困難となる。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されてものであり、その目的は、インジェク
ションピペットに対する微動動作とインジェクション動作を同一の手段で実施することに
ある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、細胞を挿入対象とするインジェクションピペッ
トと、前記インジェクションピペットを駆動対象として、前記細胞を含む三次元空間を移
動領域として前記インジェクションピペットの位置を制御する三次元軸移動テーブルとを
備え、前記ナノポジショナは、前記三次元軸移動テーブルのいずれかの軸の移動テーブル
に配置されて、印加電圧に応じて前記インジェクション方向に沿って伸縮する圧電アクチ
ュエータと、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御する制御回路を含み、前記
圧電アクチュエータは、前記制御回路の印加電圧に応じて前記インジェクションピペット
に対してインジェクション動作または微動動作をさせてなる細胞マニピュレータを構成し
たものである。
【０００７】
本発明によれば、ナノポジショナに支持された圧電アクチュエータに対する印加電圧を
調整することで、インジェクションピペットに対してインジェクション動作または微動動
作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるとともに、インジェクションピ
ペットに対する位置決めを高精度に行うことができる。
【０００８】
また、細胞マニピュレータを構成するに際しては、細胞を挿入対象とするインジェクシ
ョンピペットと、前記インジェクションピペットを駆動対象として前記インジェクション
ピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノポジショナを支持する支持部材と、前
記支持部材を伴って二次元空間を移動して前記インジェクションピペットの位置を制御す
る二次元軸テーブルとを備え、前記ナノポジショナは、印加電圧に応じて前記インジェク
ションピペットの長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエ
ータに対する印加電圧を制御する制御回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御
回路からの印加電圧に応じて前記インジェクションピペットに対してインジェクション動
作または微動動作をさせることができる。この場合、前記支持部材は、前記ナノポジショ
ナを前記インジェクションピペットの設置角度と平行に配置することができる。
【０００９】
前記各細胞マニピュレータを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる
。（１）前記圧電アクチュエータは、インジェクション用電圧の印加に応答して、前記細
胞に針を挿入するための押圧力を前記インジェクションピペットに付与してなる。（２）
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの微動用電圧の印加に応答して前記インジ
ェクションピペットを微動駆動してなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構成の簡素化を図ることができるとともに、インジェクションピペッ
トに対する位置決めを高精度に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を
示す細胞マニピュレータの構成図である。図１において、マニピュレータシステム１０は
、顕微鏡観察下で細胞等の対象物に人工操作を実施するためのシステムとして、顕微鏡ユ
ニット１２と、ホールディング用マニピュレータ１４と、インジェクション用マニピュレ
ータ１６とを備えており、顕微鏡ユニット１２の両側にマニピュレータ１２、１４が分か
れて配置されている。
【００１２】
顕微鏡ユニット１２は、カメラ１８、顕微鏡２０、ベース２２を備えており、ベース２
２の上方に顕微鏡２０が配置され、顕微鏡２０にはカメラ１８が連結されている。ベース
２２上には細胞等の対象物が載置されるようになっており、ベース２２上の細胞（図示せ
ず）に顕微鏡２０から光が照射されるようになっている。ベース２２上の細胞で反射した
光が顕微鏡２０に入射すると、細胞に関する光学像は、顕微鏡２０で拡大された後カメラ
１８で撮像されるようになっており、カメラ１８の撮像による画像を基に細胞を観察する
ことができる。
【００１３】
ホールディング用マニピュレータ１４は、直交３軸構成のマニピュレータとして、ホー
ルディングピペット２４、ＸＹ軸テーブル２６、Ｚ軸テーブル２８、ＸＹ軸テーブル２６
を駆動する駆動装置３０、Ｚ軸テーブル２８を駆動する駆動装置３２を備えて構成されて
おり、ホールディングピペット２４は、Ｚ軸テーブル２８に連結され、Ｚ軸テーブル２８
はＸＹ軸テーブル２６上に上下動自在に配置されている。ＸＹ軸テーブル２６は、駆動装
置３０の駆動により、Ｘ軸またはＹ軸に沿って移動するように構成され、Ｚ軸テーブル２
８は、駆動装置３２の駆動により、Ｚ軸に沿って（鉛直軸方向に沿って）移動するように
構成されている。Ｚ軸テーブル２８に連結されたホールディングピペット２４は、ＸＹ軸
テーブル２６とＺ軸テーブル２８の移動に従って三次元空間を移動領域として移動し、ベ
ース２２上の細胞等を保持するように構成されている。
【００１４】
インジェクション用マニピュレータ１６は、直交３軸構成のマニピュレータとして、イ
ンジェクションピペット３４、ＸＹ軸テーブル３６、Ｚ軸テーブル３８、ＸＹ軸テーブル
３６を駆動する駆動装置４０、Ｚ軸テーブル３８を駆動する駆動装置４２を備えて構成さ
れており、インジェクションピペット３４は、Ｚ軸テーブル３８に連結され、Ｚ軸テーブ
ル３８はＸＹ軸テーブル３６上に上下動自在に配置されている。ＸＹ軸テーブル３６は、
駆動装置４０の駆動により、Ｘ軸またはＹ軸に沿って移動するように構成され、Ｚ軸テー
ブル３８は、駆動装置４２の駆動により、Ｚ軸に沿って（鉛直軸方向に沿って）移動する
ように構成されているとともに、ベース２２上の細胞等を、針を挿入するための挿入対象
とするインジェクションピペット３４に連結されている。すなわち、ＸＹ軸テーブル３６
とＺ軸テーブル３８は、駆動装置４０、４２の駆動により、ベース２２上の細胞等を含む
三次元空間を移動領域として移動し、インジェクションピペット３４の位置、例えば、イ
ンジェクションピペット３４の先端側からベース２２上の細胞に対して、針を挿入するた
めの挿入位置を制御する三次元軸移動テーブルとして構成されている。
【００１５】
また、Ｘ軸テーブル３８は、移動テーブルとしての機能の他に、ナノポジショナとして
の機能を備え、インジェクションピペット３４を往復動自在に支持するととともに、イン
ジェクションピペット３４をその長手方向（軸方向）に沿って微動駆動するように構成さ
れている。
【００１６】
具体的には、Ｘ軸テーブル３８には、ナノポジショナとして、図２に示す微動機構４４
、または図３に示す微動機構４６が付加（内蔵）されている。
【００１７】
微動機構４４は、圧電アクチュエータの本体を構成するハウジング４８を備えており、
略円筒状に形成されたハウジング４８内には、ねじ軸５０が挿通されているとともに、円
筒状の圧電素子５４、円筒状の間座５６がねじ軸５０の外周側に収納されており、軸受５
８、６０が内輪間座６２を間にしてねじ軸５０にロックナット６６により固定されて収納
されている。
【００１８】
軸受５８、６０は、それぞれ内輪５８ａ、６０ａと、外輪５８ｂ、６０ｂと、内輪５８
ａ、６０ａと外輪５８ｂ、６０ｂ間に挿入されたボール５８ｃ、６０ｃを備え、各内輪５
８ａ、６０ａがねじ軸５０の外周面に内輪間座６２を介し嵌合され、各外輪５８ｂ、６０
ｂがハウジング４８の内周面に嵌合され、ねじ軸５０を回転可能に支持するようになって
いる。軸受５８は、ハウジング４８の内周面に嵌合された間座５６との当接により、圧電
素子を介してふた６４を締めつけることによって予圧が付与される。ハウジング４８の一
端側には圧電素子に電圧を印加するための信号線を通すための孔４８ａ、４８ｂが形成さ
れている。
【００１９】
予圧調整は間座５４の長さを調整することによって押圧力を調整させ軸受へ適切な予圧
力を与える。これにより、軸受５８、６０に所定の予圧が付与され、軸受５８、６０の外
輪間に軸方向間距離としての間隙６３が形成される。
【００２０】
圧電素子５４は、孔４８ａ、４８ｂ内にそれぞれ挿入されたリード線７０、７２を介し
て制御回路（図示せず）に接続されており、制御回路からの電圧に応じてインジェクショ
ンピペット３４のインジェクション方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータの一要素と
して構成されている。例えば、圧電素子５４は、制御回路からインジェクション用電圧と
して、例えば、図４に示すような矩形波状の電圧Ｖ１が印加されたときには、この印加電
圧Ｖ１に応答して、インジェクションピペット３４の先端側からベース２２上の細胞に対
して、針を挿入するための押圧力をインジェクションピペット３４に付与したり、あるい
は、制御回路から微動用電圧が印加されたときには、この印加電圧に応答して、ねじ軸５
０をその長手方向（軸方向）に沿って微動させて、インジェクションピペット３４の位置
を微調整したりするようになっている。
【００２１】
インジェクション用電圧としては、矩形波状の電圧Ｖ１の代わりに、図５（ａ）に示す
ように、時間勾配を有する台形波状の電圧Ｖ２を用いることができる。この場合、電圧Ｖ
２を、初期値から最大印加電圧に達するまでの時間ｔ１と最大電圧から初期値になるまで
の時間ｔ２がそれぞれ同じになるように設定することで、インジェクションの際に、細胞
へ針を挿入するときの速度と細胞から針を抜くときの速度をそれぞれ同じにすることがで
きる。また、電圧Ｖ２の代わりに、図５（ｂ）に示すように、初期値から最大印加電圧に
達するまでの時間ｔ３と最大電圧から初期値になるまでの時間ｔ４がそれぞれ異なる電圧
Ｖ３を用い、インジェクションの際に、細胞へ針を挿入するときの速度と細胞から針を抜
くときの速度をそれぞれ個別に設定することもできる。さらに、インジェクション用電圧
としては、図６に示すように、三角波状の電圧Ｖ４を用いることができる。この場合も、
初期値から最大印加電圧に達するまでの時間ｔ５と最大電圧から初期値になるまでの時間
ｔ６を任意に設定することができる。
【００２２】
また、インジェクション用電圧を設定するに際しては、使用する細胞の性質に合わせて
、電圧の振幅や電圧の波形を調整することが望ましい。
【００２３】
微動機構４６は、圧電アクチュエータの本体を構成するハウジング７４を備えており、
略円筒状に形成されたハウジング７４内には、ねじ軸７６の軸方向一端側と、、圧電素子
８０、間座８２、軸受８４、８６が収納されている。圧電素子８０は、ねじ軸７６の延長
線上に、間座８２を介してねじ軸７６と直列になって配置されており、間座８２は、ねじ
軸７６の軸方向端部に噛合されたロックナット８８を囲むように配置されている。軸受８
４と軸受８６は内輪間座９０を間にしてねじ軸７６の外周側に配置されている。
【００２４】
軸受８４、８６は、それぞれ内輪８４ａ、８６ａと、外輪８４ｂ、８６ｂと、内輪８４
ａ、８６ａと外輪８４ｂ、８６ｂ間に挿入されたボール８４ｃ、８６ｃを備え、各内輪８
４ａ、８６ａがねじ軸７６の外周面に嵌合され、各外輪８４ｂ、８６ｂがハウジング７４
の内周面に嵌合され、ねじ軸７６を回転可能に支持するようになっている。
【００２５】
ハウジング７４の一端側には、圧電素子８０に対して、ねじ軸７６の軸方向への移動を
規制する蓋９４が固定されている。蓋９４には凹部９４ａが形成されているとともに、孔
９４ｂ、９４ｃが形成されており、蓋９４の凹部９４ａと間座８２の凹部８２ａとの間に
圧電素子８０が挿入されている。
【００２６】
予圧調整は間座８２の長さを調整することによって押圧力を調整させ軸受へ適正な予圧
力を与える。これにより、軸受８４、８６に所定の予圧が付与され、軸受８４、８６の外
輪間に軸方向間距離としての間隙９３が形成される。
【００２７】
圧電素子８０は、蓋９４の孔９４ｂ、９４ｃ内にそれぞれ挿入されたリード線９６、９
８を介して制御回路（図示せず）に接続されており、制御回路からの電圧に応じてインジ
ェクションピペット３４の長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータとして構成され
ている。圧電素子８０は、制御回路からインジェクション用電圧、例えば、図４に示す電
圧Ｖ１が印加されたときには、この印加電圧Ｖ１に応答して、インジェクションピペット
３４の先端側からベース２２上の細胞に対して、針を挿入するための押圧力をインジェク
ションピペット３４に付与したり、あるいは、制御回路から微動用電圧が印加されたとき
には、この印加電圧に応答して、ねじ軸７６をその長手方向（軸方向）に沿って微動させ
て、インジェクションピペット３４の位置を微調整したりするようになっている。この場
合も、インジェクション用電圧としては、電圧Ｖ１の代わりに、図５または図６に示すよ
うに、電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を用いることができる。
【００２８】
上記構成において、インジェクション用マニピュレータ１６を駆動するに際しては、Ｘ
Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８を粗動駆動して、インジェクションピペット３４を
ベース２２上の細胞に近づけて位置決めした後、微動機構４４または微動機構４６を用い
てインジェクションピペット３４を微動駆動することとしている。
【００２９】
具体的には、図７に示すように、駆動装置４０、４２に内蔵された粗動用モータに対し
て、粗動指令２００としてパルス信号を印加すると、粗動用モータのうちＸ軸用モータ、
Ｙ軸用モータ、Ｚ軸用モータがパルス信号に応答して回転駆動し、ＸＹ軸テーブル３６が
Ｘ軸またはＹ軸方向に沿って漸次ベース２２に近づく方向に移動するととともに、Ｚ軸テ
ーブル３８がＺ軸に沿って漸次ベース２２に近づく方向に移動する。この場合、粗動用モ
ータとして、ステッピングモータが用いられたときには、粗動指令２００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸用モータを設定回転数で回転させるために必要な角度ステップ数に相当するパルス信号
を出力することになる。また、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素
子８０には、初期設定電圧Ｖｓが印加されているだけであり、圧電素子５４は、軸受５８
、６０の予圧の反力による圧縮荷重が作用した状態に、圧電素子８０は、軸受８４、８６
の予圧の反力による圧縮荷重が作用した状態にある。
【００３０】
ＸＹ軸テーブル３６またはＺ軸テーブル３８の移動に伴ってインジェクションピペット
３４が粗動用目標位置に到達すると、ＸＹ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８の駆動が停
止され、その後、駆動装置４２に微動指令２０２が印加される。駆動装置４２に微動指令
２０２が印加されると、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に、微動指令２０２に従った微動用電圧Ｖ０が印加され、インジェクションピペット３４
がその長手方向に沿って微動し、ベース２２上の細胞に対する挿入位置に位置決めされる
。
【００３１】
例えば、微動機構４４を用いた場合、微動機構４４では、圧電素子５４の変位の半分の
変位量がインジェクションピペット３４の微動変位量に設定されていることから、圧電素
子５４には、微動変位量の２倍の変位を与えるための制御電圧と初期設定電圧Ｖｓとを加
算した微動用電圧Ｖ０が印加されることになる。
【００３２】
このとき、例えば、圧電素子５４に２ｘの伸びが生じたときには、この伸びによる押圧
力は微動制御を行う前の予圧荷重に加えて軸受外輪を押圧し、軸受５８、６０の各外輪５
８ｂ、６０ｂ間の間隙６３が２ｘ分更に狭くなってねじ軸がＸ変位する。
【００３３】
逆に、圧電素子５４が２ｘ縮むと押圧力が減少し、軸受５８、６０の弾性変形がそれぞ
れｘずつ減少し、間隙６３が拡がる方向に、２ｘ変位することになり、ねじ軸がＸ変位す
る。
【００３４】
このように、間隙６３の変位２ｘを軸受５８、６０がｘずつ分けて吸収するので、軸受
５８、６０を互いに押圧する力がバランスしたときに、スペーサ５２に嵌合している軸受
５８、６０の内輪５８ａ、６０ａがねじ軸５０とともに軸方向にｘ変位する。これにより
、ねじ軸５０に連結されているインジェクションピペット３４が軸方向にｘだけ変位する
。つまり、圧電素子５４の２ｘの変位の半分の変位量がインジェクションピペット３４の
微動変位量となって、インジェクションピペット３４が挿入位置に位置決めされる。
【００３５】
インジェクションピペット３４が挿入位置に位置決めされたときには、位置決めが完了
したとして、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０に、微動指
令２０２に従ったインジェクション用電圧として、例えば、電圧Ｖ１が印加され、ベース
２２上の細胞に対して、インジェクションピペット３４の先端側から針が挿入される。
【００３６】
本実施形態によれば、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に対する印加電圧を調整することで、インジェクションピペット３４に対してインジェク
ション動作または微動動作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるととも
に、インジェクションピペット３４に対する位置決めを高精度に行うことができる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態を図８に従って説明する。本実施形態は、ホールディング
用マニピュレータ１４とインジェクション用マニピュレータ１６を、直交３軸構成のマニ
ピュレータとして用いる代わりに、Ｚ軸をピペット設置角度と平行に配置したマニピュレ
ータとして用いたものであり、他の構成は、前記実施形態で同様である。
【００３８】
具体的には、ホールディング用マニピュレータ１４は、Ｚ軸テーブル２８の代わりに、
角度調整治具１００とナノポジショナ１０２を用いて構成されており、ナノポジショナ１
０２は、駆動装置３２に連結された状態で角度調整治具１００に、Ｙ軸に平行な軸に対し
て回動自在に固定され、ナノポジショナ１０２にはホールディングピペット２４が固定さ
れている。すなわち、ホールディングピペット２４の延在する方向（長手方向）をＺ軸と
したときに、ナノポジショナ１０２がホールディングピペット２４の設置角度と平行に配
置されている。
【００３９】
インジェクション用マニピュレータ１６は、ＸＹ軸テーブル３６を二次元軸テーブルと
して用いるが、Ｚ軸テーブル３８の代わりに、角度調整治具（支持部材）１０４とナノポ
ジショナ１０６を用いて構成されており、ナノポジショナ１０６は、駆動装置４２に連結
された状態で、Ｚ軸と平行に配置された角度調整治具１０４に対して回動自在に固定され
、ナノポジショナ１０６にはインジェクションピペット３４が固定されている。すなわち
、ナノポジショナ１０６は、インジェクションピペット３４の設置角度と平行に配置され
た状態で角度調整治具１０４に支持されている。
【００４０】
ナノポジショナ１０６としては、微動機構４４または微動機構４６を用いることができ
、駆動装置４０、４２を微動機構４４または微動機構４６を駆動することで、すなわち、
ＸＹ軸テーブル３６を粗動駆動して、インジェクションピペット３４をベース２２上の細
胞に近づけて位置決めした後、微動機構４４または微動機構４６を用いてインジェクショ
ンピペット３４を微動駆動することで、インジェクションピペット３４を、ベース２２上
の細胞に対する挿入位置に位置決めすることができる。インジェクションピペット３４が
挿入位置に位置決めされたときには、位置決めが完了したとして、微動機構４４の圧電素
子５４または微動機構４６の圧電素子８０に、微動指令２０２に従ったインジェクション
用電圧として、例えば、電圧Ｖ１を印加することで、ベース２２上の細胞に対して、イン
ジェクションピペット３４の先端側から針を挿入することができる。
【００４１】
本実施形態によれば、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧電素子８０
に対する印加電圧を調整することで、インジェクションピペット３４に対してインジェク
ション動作または微動動作をさせることができ、構成の簡素化を図ることができるととも
に、インジェクションピペット３４に対する位置決めを高精度に行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、ナノポジショナ１０６をピペット設置角度（インジェクシ
ョンピペット３４を設置するための角度）と平行に配置したので、Ｘ軸とＹ軸による移動
領域にＸＹテーブル３６を用い、Ｚ軸の移動領域のみにナノポジショナ１０６を用いるこ
とができる。
【００４３】
前記各実施形態においては、Ｚ軸にナノポジショナとしての微動機構４４、４６を適用
したものについて述べたが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の全ての軸にナノポジショナ構造のサ
ポート軸受を適用することができる。
【００４４】
また、前記各実施形態において、微動機構４４の圧電素子５４または微動機構４６の圧
電素子８０に基づいた微動動作が必要でないときには、圧電素子５４または圧電素子８０
をインジェクションピペット３４に対するインジェクション動作のみに使用することもで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態を示す細胞マニピュレータのブロック構成図である。
【図２】微動機構の一実施例を示す断面図である。
【図３】微動機構の他の実施例を示す断面図である。
【図４】インジェクション用電圧として矩形波状の電圧を用いたときの波形図である。
【図５】インジェクション用電圧として台形状の電圧を用いたときの波形図である。
【図６】インジェクション用電圧として三角波状の電圧を用いたときの波形図である。
【図７】インジェクション用マニピュレータの粗動時、微動時およびインジェクション時の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す細胞マニピュレータのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ マニピュレータシステム
１２ 顕微鏡ユニット
１４ ホールディング用マニピュレータ
１６ インジェクション用マニピュレータ
１８ カメラ
２０ 顕微鏡
２２ ベース
３４ インジェクションピペット
３６ ＸＹ軸テーブル
３８ Ｚ軸テーブル
４０、４２ 駆動装置
４４、４６ 微動機構
５４、８０ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を挿入対象とするインジェクションピペットと、前記インジェクションピペットを
駆動対象として前記インジェクションピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノ
ポジショナを伴って三次元空間を移動して前記インジェクションピペットの位置を制御す
る三次元軸移動テーブルとを備え、前記ナノポジショナは、前記三次元軸移動テーブルの
いずれかの軸の移動テーブルに配置されて、印加電圧に応じて前記インジェクションピペ
ットの長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに対す
る印加電圧を制御する制御回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの
印加電圧に応じて前記インジェクションピペットに対してインジェクション動作または微
動動作をさせてなる細胞マニピュレータ。
【請求項２】
細胞を挿入対象とするインジェクションピペットと、前記インジェクションピペットを
駆動対象として前記インジェクションピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノ
ポジショナを支持する支持部材と、前記支持部材を伴って二次元空間を移動して前記イン
ジェクションピペットの位置を制御する二次元軸テーブルとを備え、前記ナノポジショナ
は、印加電圧に応じて前記インジェクションピペットのインジェクション方向に沿って伸
縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御する制御
回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの印加電圧に応じて前記イン
ジェクションピペットに対してインジェクション動作または微動動作をさせてなる細胞マ
ニピュレータ。
【請求項３】
前記支持部材は、前記ナノポジショナを前記インジェクション角度と平行に配置してな
ることを特徴とする請求項２項に記載の細胞マニピュレータ。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からのインジェクション用電圧の印加に応答
して、前記細胞に針を挿入するための押圧力を前記インジェクションピペットに付与して
なることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか1項に記載の細胞マニピュレ
ータ。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの微動用電圧の印加に応答して前記イン
ジェクションピペットを微動駆動してなることを特徴とする請求項１、２、３または４の
うちいずれか１項に記載の細胞マニピュレータ。
【請求項１】
細胞を挿入対象とするインジェクションピペットと、前記インジェクションピペットを
駆動対象として前記インジェクションピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノ
ポジショナを伴って三次元空間を移動して前記インジェクションピペットの位置を制御す
る三次元軸移動テーブルとを備え、前記ナノポジショナは、前記三次元軸移動テーブルの
いずれかの軸の移動テーブルに配置されて、印加電圧に応じて前記インジェクションピペ
ットの長手方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに対す
る印加電圧を制御する制御回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの
印加電圧に応じて前記インジェクションピペットに対してインジェクション動作または微
動動作をさせてなる細胞マニピュレータ。
【請求項２】
細胞を挿入対象とするインジェクションピペットと、前記インジェクションピペットを
駆動対象として前記インジェクションピペットに連結されたナノポジショナと、前記ナノ
ポジショナを支持する支持部材と、前記支持部材を伴って二次元空間を移動して前記イン
ジェクションピペットの位置を制御する二次元軸テーブルとを備え、前記ナノポジショナ
は、印加電圧に応じて前記インジェクションピペットのインジェクション方向に沿って伸
縮する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御する制御
回路を含み、前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの印加電圧に応じて前記イン
ジェクションピペットに対してインジェクション動作または微動動作をさせてなる細胞マ
ニピュレータ。
【請求項３】
前記支持部材は、前記ナノポジショナを前記インジェクション角度と平行に配置してな
ることを特徴とする請求項２項に記載の細胞マニピュレータ。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からのインジェクション用電圧の印加に応答
して、前記細胞に針を挿入するための押圧力を前記インジェクションピペットに付与して
なることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか1項に記載の細胞マニピュレ
ータ。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、前記制御回路からの微動用電圧の印加に応答して前記イン
ジェクションピペットを微動駆動してなることを特徴とする請求項１、２、３または４の
うちいずれか１項に記載の細胞マニピュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７８８７１（Ｐ２０１２−７８８７１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３４９２（Ｐ２０１２−３４９２）
【出願日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【分割の表示】特願２００６−２１９８３０（Ｐ２００６−２１９８３０）の分割
【原出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【分割の表示】特願２００６−２１９８３０（Ｐ２００６−２１９８３０）の分割
【原出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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