JPH0373433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基礎医学又は近年盛んに研究される
に至つている遺伝子組換えなどのバイオテクノロ
ジーの分野で細胞中の情報を取り出すなどに利用
される硝子電極等を液圧により遠隔操作ができる
ようにしたマニピユレータに関する。

〔従来の技術〕

近年、硝子電極は、径１〜３mmφで、長さが50
〜60mmの注射針状の硝子管で、その内部には塩化
カリウムKClや塩化ナトリウムNaCl等の電解液
が注入されており、先端径が0.1μオーダにしたも
のが開発されているのに至つて、これを細胞中に
挿し込むことによつて単一細胞の各種情報を取り
出し、記録が可能となつたことは既に知られると
ころである。

ところで、先端が0.1μの硝子電極を単一細胞内
に挿入する際は、細胞や電極を破壊しないように
電極を正しく位置決めすると共に、微細にかつ振
れや蛇行のないように移動させなければならな
い。

本出願人は、その要望を満足させるべく、特願
昭58−27478号（特開昭59−153162号）の如きマ
ニピユレータを提案した。該マニピユレータは、
第８図に示す如く油圧式で、Ｘ軸直線駆動機構８
１を操作すると、操作第８２に取り付けられた硝
子電極Ａ等が縦方向（以下Ｘ軸方向と称す）に移
動し、又Ｙ軸直線駆動機構８３を操作すれば、硝
子電極Ａ等が横方向（以下Ｙ軸方向と称す）に移
動し、更に傾倒レバー８５を回してＺ軸駆動機構
８４を作動させれば、硝子電極Ａ等が高さ方向
（以下Ｚ軸方向と称す）に移動するようになつて
いる。しかも、前記傾倒レバー８５を何れかの方
向に傾倒させれば、Ｘ−Ｙ軸平面内駆動機構８６
により、硝子電極等がレバーの傾倒方向と傾倒量
に対応して移動するようになつている。

しかし、このマニピユレータは、Ｘ軸直線駆動
機構８１及びＹ軸直線駆動機構８３が、Ｘ−Ｙ軸
平面内駆動機構８６と全く別に形成されて、それ
ぞれが操作台との間において配管され、この結果
極めて部品点数が多いばかりか、操作台８２はも
とより、Ｘ軸直線駆動機構８１、Ｙ軸直線駆動機
構８３及びＺ軸駆動機構８４、更にはＸ−Ｙ軸平
面内駆動機構８６内に組込まれる各液圧シリンダ
が、組込み個所や該個所の機構上の相違に応じ
て、寸法や形状の異なるものが使用されていて、
各液シリンダの相互間で互換性がなく、それ専用
の液圧シリンダを使用せねばならず、甚だ不便で
あつた。又Ｘ−Ｙ軸平面内駆動機構８６内の各液
圧シリンダ８７，８８は、操作台８２の対応する
液圧シリンダのみならず、Ｘ軸直線駆動機構８１
の液圧シリンダやＹ軸直線駆動機構８３の液圧シ
リンダにもチユーブで接続されている。従つて、
各液圧シリンダは組込み箇所に応じてそれ専用の
ものを使用せねばならないことはもとより、液の
注入や空気抜きが容易でなく組立が極めて煩瑣
で、予め各液圧シリンダの相互間をチユーブで接
続すると共に、内部に液媒体を封入して、耐圧や
洩れ等の各種の試験を行つた後、操作台８２やＸ
軸直線駆動機構８１等の各駆動機構８３，８４に
組込むことが容易でなく、組込みの後、上記各種
の試験を行つているのが現状であり、試験に長期
間を必要として、この間にマニピユレータとして
の使用ができないなど、利便性に欠けるものであ
つた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、予め液圧
シリンダ相互間をチユーブで連繋して液圧シリン
ダユニツトを構成し、内部に液媒体を封入した
後、耐圧や洩れ等の各種の試験を行つておき、マ
ニピユレータのうち何れからの液圧シリンダや液
圧経路に交換の必要性が生じた時、直ちに交換を
してマニピユレータとしての使用ができ、しかも
交換に際して、Ｘ軸直線駆動機構等各部所の如何
に拘らず総ての箇所に同じものが容易に取付けで
きる硝子電極等のマニピユレータを提供すること
を目的とする。

〔発明が解決しようとする手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、Ｘ軸直
線駆動機構，Ｙ軸直線駆動機構およびＺ軸駆動機
構を備えた駆動部と、Ｘ軸移動部，Ｙ軸移動部お
よびＺ軸移動部を備えた操作部とからなり、駆動
部の各軸移動機構を操作することによつて操作部
の各移動部を移動させて硝子電極等の操作が行わ
れる硝子電極等のマニピユレータにおいて、 駆動部における各軸駆動機構の液圧シリンダ取
付部と操作部における各移動部の液圧シリンダ取
付部を共用形とすると共に、二本の液圧シリンダ
をチユーブで連繋して液圧シリンダユニツトを構
成し、該液圧シリンダユニツトの両液圧シリンダ
を駆動部における軸駆動機構の取付部と操作部に
おける各該当軸移動部の取付部に装着したことを
特徴とする硝子電極等のマニピユレータである。

〔実施例〕

以下、本発明に係る硝子電極等のマニピユレー
タの一実施例を図面に基づき説明する。本発明
は、Ｘ軸直線駆動機構５，Ｙ軸直線駆動機構６お
よびＺ軸駆動機構４を備えた駆動部１と、Ｘ軸移
動部３７，Ｙ軸移動部３８およびＺ軸移動部３９
を備えた操作部２とからなり、駆動部１の各軸移
動機構を操作することによつて操作部２の各移動
部３７，３８，３９を移動させて硝子電極等の操
作が行われる硝子電極等のマニピユレータにおい
て、 駆動部１における各軸駆動機構５，６，４の液
圧シリンダ取付部２と操作部における各移動部３
７，３８，３９の液圧シリンダ取付部を共用形と
すると共に、二本の液圧シリンダをチユーブで連
繋して液圧シリンダユニツト９０を構成し、該液
圧シリンダユニツトＵの両液圧シリンダを駆動部
における軸駆動機構５，６，４の取付部と操作部
における各該軸移動部３７，３８，３９の取付部
に装着した硝子電極等のマニピユレータである。
第１図において、１は駆動部、２は操作台であ
る。駆動部１はＸ−Ｙ軸平面内駆動機構３、Ｚ軸
駆動機構４、Ｘ軸直線駆動機構５、及びＹ軸直線
駆動機構６とからなつている。Ｘ−Ｙ軸平面内駆
動機構３は、第１図及び第２図に示す如く、固定
基台７が基盤８にビス止め去れかつ、固定基台７
にＹ軸スライド台９が横方向つまりＹ軸方向に摺
動自在に装着されている。固定基台７の端面に
は、Ｌ字形のブラケツト１０がビス止めされ、更
に該ブラケツト１０にはＹ軸直線駆動機構６の本
体１１がビスにより固定されている。本体１１に
は、つまみ１２のネジ軸１３が螺合され、ネジ軸
１３内の孔１３ａにはピストンロツド１４の一端
が挿入されている。一方、Ｙ軸スライド台９には
コ字形に形成したブラケツト１５がＹ軸直線駆動
機構６と対応させてビス止めされ、更に該ブラケ
ツト１５に液圧シリンダ１６がビス１７により固
定されている。液圧シリンダ１６は後述するよう
に、内部に液圧室を有するケーシング１８と、ダ
イヤフラムと、該ダイヤフラムをケーシング１８
に取り付けると共にブラケツト１５に固定するた
めの筒状体１９とからなつている。上記Ｙ軸スラ
イド台９にはＸ軸スライド台２０がＹ軸スライド
台９に対し摺動自在に装着されている。Ｙ軸スラ
イド台２０の摺動方向は縦方向つまりＸ軸方向
で、固定基台７に対するＹ軸スライド台９の摺動
方向と直行する方向である。Ｘ軸スライド台２０
の端面に、前記と同様ブラケツト２１がビス止め
され、該ブラケツト２１に液圧シリンダ２２がビ
スにより固定されている。上記Ｙ軸スライド台９
の端面には、液圧シリンダ２２に対応させて、Ｘ
軸直線駆動機構５が取り付けられている。Ｘ軸直
線駆動機構５は、上記Ｙ軸直線駆動機構６と同様
に、本体２３と、該本体２３に螺合されたつまみ
２４と、該つまみ２４のネジ軸の孔に一端が挿入
されたピストンロツド２５とからなつていて、本
体２３がブラケツト２６にネジ止めされるように
なつている。ブラケツト２６はＹ軸スライド台９
にネジ止めされていることは勿論である。Ｘ軸ス
ライド台２０の上面には支軸２７を介して球体２
８が固設されている。球体２８には、第１図に示
す如く傾倒レバー２９の大球３０の受け孔３１に
嵌入されている。大球３０は調節リング３２と押
えリング３３と回転自在に支承されている。調節
リング３２は、ケース３４に螺合されており、該
ケース３４に対し調節リング３２を回わせば、球
体２８の中心と大球３０の中心との距離が変化を
し、この変化に伴い傾倒レバー２９の傾倒量に対
する軸スライド第９乃至Ｘ軸スライド台２０の摺
動量が変化し、延いては操作台２に取りつけた硝
子電極Ａの移動量が調節できるようになつてい
る。傾倒レバー２９には、上記と同様な液圧シリ
ンダ３５が内装されており、又該液圧シリンダ３
５のダイヤフラムを押圧するピストンロツド３６
ａと、本体に螺合されたつまみ３６とからなるＺ
軸駆動機構４が設けられている。上記各液圧シリ
ンダ１６，２２，３５は、後述するように操作台
２の対応する液圧シリンダに配管されるようにな
つている。

操作台２は、Ｘ軸移動部３７、Ｙ軸移動部３
８、Ｚ軸移動部３９とからなつている。Ｘ軸移動
部３７、Ｙ軸移動部３８、及びＺ軸移動部３９
は、それぞれ同一構成で、組付けにより移動方向
が縦横及び高さ方向になるようにしたものであ
り、以下Ｘ軸移動部３７についてのみ説明する。
Ｘ軸移動部３７は第３乃至第５図に示す如く、断
面略コ字形の基台４０を有し、基台４０の溝孔４
１内にスライダ４２がベアリング４３により摺動
自在に装着されている。ベアリング４６は、第５
図に示す如く基台４０及びスライダ４２の各溝内
にそれぞれ２本の線材よりなるレール４４，４５
を有し、各レール４４，４５間に複数のスチール
ボール４６を介挿させたものである。スライダ４
２の端面中央部に、ピストンロツド４７が挿通さ
れており、スライダ４２の他端からピストンロツ
ド４７の先部に至る孔４８が設けてあつて、該孔
４８内にリターンスプリング４９を挿入し、基台
４０の端板５０とピストンロツド４７の先端との
間にリターンスプリング４９を掛け止めしてあ
る。即ち、リターンスプリング４９は伸長時乃至
圧縮時において引張係数を損なわないようにでき
るだけ長さを長くしてある。基台４０の他端には
ブラケツト５１がビス止めされており、更に該ブ
ラケツト５１に上記各液圧シリンダ１６，２２，
３５と同一構成の液圧シリンダ５２がビスにより
固定されている。液圧シリンダ５２は、第４図に
示す如く、内部に液圧室５３を有するケーシング
５４と筒状体５５の間でダイヤフラム５６のフラ
ンジを挟圧し、それぞれの相互間をネジリング５
７で固定したものである。ケーシング５４の周部
には、液媒の注入や空気抜きなどのための弁部５
８と駆動部１の液圧シリンダ２２に接続するため
の口部材５９とを有している。ダイヤフラム５６
は第６図に示す如く、ゴムに網材が混入されたも
ので、口径が５mm以下と極小に形成され、フラン
ジにはシーリングのためのリング状の突条６０が
一体に形成されている。そして、筒状体５５は、
ビス６１によりブラケツト５１に固定されらるよ
うになつている。又、上記リターンスプリング４
９は、不用意に撓まないように、端板５０に植設
されたロツド６２が挿入されている。

上記Ｘ軸移動部３７のスライダ４２に、Ｙ軸移
動部３８のスライダ６３が、又該Ｙ軸移動部３８
の基台６４にロツド６５を介してＺ軸移動部３９
のスライダ６６がそれぞれ固設されるようになつ
ている。この場合、硝子電極ＡがＸ軸移動部３７
Ｙ軸移動部３８及びＺ軸移動部３９により縦横及
び高さ方向つまりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向に移動
可能な配置で組付けられることは勿論である。硝
子電極ＡはＺ軸移動部３９の基台６７に取付け具
７７を介して装着されるようになつている。又、
Ｘ軸移動部３７、Ｙ軸移動部３８及びＺ軸移動部
３９の相互間を組付ける際に、板材などの取付け
具７８，７９を介在させて取付けることも可能で
ある。Ｘ軸移動部３７の基台４０は、操作つまみ
６８〜７０を備えて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に
手動で移動させるためのマニユアル移動機構７６
を介して顕微鏡等の理化学器械に取付けるように
なつている。Ｘ軸移動部３７の基台４０をそのま
ま理化学器械に取り付けることができることはも
とより、Ｘ軸移動部３７、Ｙ軸移動部３８及びＺ
軸移動部３９のそれぞれが極めて小型なため、マ
ニユアル移動機構７６組付けるのが容易で、第１
図に示すものの他、各種の組付け形式を取ること
ができる。上記Ｘ軸移動部３７の液圧シリンダ５
２は、駆動部１の液圧シリンダ２２にチユーブ７
１で、又Ｙ軸移動部３８の液圧シリンダ７２が駆
動部１の液圧シリンダ１６にチユーブ７３で、更
にＺ軸移動部３９の液圧シリンダ７５が駆動部１
の液圧シリンダ３５にチユーブそれぞれ接続され
ている。各液圧シリンダ１６，２２，３５，５
２，７２，７４内に封入する液媒として、種々研
究、実験の結果、実施例では膨張率の小さい水を
採用した。

尚、水を液媒としたので、水洩れ防止のために
シーリングに十分な配慮を施した。

上記硝子電極等のマニピユレータにおいて、先
ず上記硝子電極Ａを細胞のある位置にまで移動さ
せるにはマニユアル移動機構７６、更にＸ軸直線
移動機構５、Ｙ軸直線移動機構６、Ｚ軸駆動機構
４によつて行い、細胞を加工し、又は細胞から情
報を採る時には、Ｘ−Ｙ軸平面駆動機構３によ
り、更にＺ軸駆動機構４をも使用して、硝子電極
Ａを移動させる。この時、Ｘ軸直線駆動機構５及
びＹ軸直線駆動機構６をも適時併用させて行うこ
ともできる。

そこで、Ｘ軸直線移動機構５のつまみ２４を回
わしたとすると、この回転でピストンロツド２５
が液圧シリンダ２２のダイヤフラムを押圧し、若
しくは減圧すれば、液圧シリンダ２２の押圧力の
変化が、操作台２のＸ軸移動部３７における液圧
シリンダ５２に伝達され、ピストンロツド４７に
よる液圧シリンダ５２のダイヤフラム５６の押圧
力が変化し、この結果基台４０に対してスライダ
４２がつまみ２４の回動量に対応した量だけ摺動
する。Ｙ軸直線駆動機構６及びＺ軸移動機構４を
操作した時においても同様に、操作台２のＹ軸移
動部３８及びＺ軸移動部３９が操作量に応動して
動作する。傾倒レバー２９を傾倒させた時は、そ
の傾倒方向及び傾倒量に応じてＸ−Ｙ軸平面内駆
動機構３が動作する。つまり、傾倒レバー２９の
傾倒方向及び傾倒量に応じＹ軸スライド台９が固
定基台７に対し摺動し、又Ｘ軸スライド台２０が
Ｙ軸スライド台９に対し摺動する。これらの摺動
により各ピストンロツド１４，２５による液圧シ
リンダ１６，２２の押圧力が変化をし、この変化
がＹ軸移動部３８の液圧シリンダ７２及びＸ軸移
動部３７の液圧シリンダ５２に伝達されて、上記
同様に動作をして、硝子電極Ａが移動する。操作
台２の各液圧シリンダ５２，７２，７４の押圧力
が減少した時は、リターンスプリング４９の弾性
付勢によつて早い応答速度で動作する。

尚、駆動部１におけるＸ軸直線駆動機構５、Ｙ
軸直線駆動機構６およびＺ軸駆動機構４の各液圧
シリンダと、操作部２におけるＸ軸移動部３７、
Ｙ軸移動部３８およびＺ軸移動部３９の各液圧シ
リンダは、予めチユーブで連繋した液圧シリンダ
ユニツト９０で連通される。

上記本実施例は、液媒として油に比較して熱膨
脹率の小さい水を使用したので、温度変化に対す
る硝子電極Ａの位置ずれ所謂熱によるドリフトを
極めて小さくすることができ、例えば液媒として
油を用いた時の６分の１に低減することができ、
かつ内部容積を従来の油を用いたマニピユレータ
に比較して小さくすると、上記ドリフトを１分の
１にまで減少させることができる。

又、操作台２は、口径を５mm以下とちした極小
のダイヤフラム５６を用い、Ｘ軸移動部３７、Ｙ
軸移動部３８及びＺ軸移動部３９の各リターンス
プリング４９を中央部に、つまりスライダ４２，
６３，６６の中央部ピストンロツド４７の先端ま
で達する孔４８を設け、該孔４８にリターンスプ
リング４９を収納することで、全体の形状を極め
て小型に形成できる。従つて、操作台２は、さほ
どスペース的に余裕のない顕微鏡のステージ上方
に臨むように取付けることができ、この結果従来
に比較して取付け具７７から硝子電極Ａの先端ま
での距離を短縮でき、このため振動によるぶれな
どを低減できて、良好に作業ができるばかりか、
多くのマニピユレータを顕微鏡のステージ上方に
臨ませて取付けることができる。しかも操作台２
が極めて小型であることから、マニユアル移動機
構７６や顕微鏡に装着するためのアダプターに一
体的に組込むことも容易になし得て便利である。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明に係る硝子電極等のマニピ
ユレータによれば、予め２個の液圧シリンダの相
互間をチユーブで連繋して液圧シリンダユニツト
を構成するとともに、液媒を注入して耐圧や洩れ
等の各種試験を行つておき、マニピユレータの液
圧シリンダや液圧経路に交換の必要性が生じた
時、直ちに交換をしてマニピユレータとしての使
用が可能であり、従来の如く交換の後、長期間の
各種試験期間を設けねばならないといつたことが
なく、又交換に際して、Ｘ軸直線駆動機構等各部
所の如何に拘わらず総ての箇所に同じものが容易
に取付けできる。従つて、製造時には、簡略化、
合理化、更にはコストの低廉化を図ることがで
き、又輸出等に際し、部品のみを現地に送つて組
立てることができ、しかもテスト期間も短かくて
すみ、この結果販売等に極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る硝子電極等のマニピユレー
タの一実施例を示し、第１図は全体を示す構成
図、第２図はＸ−Ｙ軸平面内駆動機構の一部を分
解した斜視図、第３図はＸ軸移動部の一部を分解
した斜視図、第４図はＸ軸移動部の縦断面図、第
５図は液圧シリンダユニツトの斜視図、第６図は
第４図の−線断面図、第７図はダイヤフラム
の断面図、第８図は従来の硝子電極のマニピユレ
ータの構成図である。 １……駆動部、２……操作台、３……Ｘ−Ｙ軸
平面内駆動機構、４……Ｚ軸駆動機構、５……Ｘ
軸直線駆動機構、６……Ｙ軸直線駆動機構、１
６，２２，３５，５２，７２，７４……液圧シリ
ンダ、３７……Ｘ軸移動部、３８……Ｙ軸移動
部、３９……Ｚ軸移動部、４０……基台、４２…
…スライダ、４７……ピストンロツド、４９……
リターンスプリング、５６……ダイヤフラム、９
０……液圧シリンダユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ軸直線駆動機構，Ｙ軸直線駆動機構および
   Ｚ軸駆動機構を備えた駆動部と、Ｘ軸移動部，Ｙ
   軸移動部およびＺ軸移動部を備えた操作部とから
   なり、駆動部の各軸移動機構を操作することによ
   つて操作部の各移動部を移動させて硝子電極等の
   操作が行われる硝子電極等のマニピユレータにお
   いて、 駆動部における各軸駆動機構の液圧シリンダ取
   付部と操作部における各移動部の液圧シリンダ取
   付部を同形とすると共に、二本の液圧シリンダを
   チユーブで連繋して液圧シリンダユニツトを構成
   し、該液圧シリンダユニツトの両液圧シリンダを
   駆動部における軸駆動機構の取付部と操作部にお
   ける各該当軸移動部の取付部に装着したことを特
   徴とする硝子電極等のマニピユレータ。