机械手系统及微小操作对象物的操作方法技术方案

本发明专利技术提供一种机械手系统及微小操作对象物的操作方法，能够自动地执行与卵子等微小操作对象物相关的、以往需要熟练操作的各种作业。机械手系统具备：观察微小的操作对象物的显微镜；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴的三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制部；经由所述控制部驱动所述机械手及所述试样载物台的操作部，在所述机械手上安装有操作工具，所述控制部存储所述操作工具对于就所述操作对象物而设定的多个区域的各位置信息，基于所述存储的位置信息自动地进行基于所述试样载物台及／或所述机械手进行的所述操作工具在所述区域之间的相对移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及操作细胞等微小的对象物的。
技术介绍
在生物
中，公知有以在显微镜观察下向卵子或细胞注入(注射)精子或DNA溶液等方式对卵子等微小的对象物进行细微的操作的微操作系统(例如，参照专利文献I)。在显微镜的视野内，通过使用微机械手操作微小针(毛细管)，对受验体进行转基因操作或显微受精操作等细微操作。在非专利文献I中记载有对受精卵子原核直接注入微量DNA的微注射法，注射操 作前的卵子进入滴剂的上方，注射操作后的卵子移到滴剂的下方，与未处理卵子区别操作。在非专利文献2中记载有具有在卵细胞的周围配置4个电极，施加相位错开的电压，产生旋转电场，使卵子旋转的卵细胞旋转机构的微操作系统。在非专利文献3中详细地说明了细胞质内精子注入(ICSI)的顺序。在生物
中，公知有以在显微镜观察下向卵细胞注入核或精子等方式对细胞等微小的对象物进行操作的机械手(例如，参照下述专利文献2)。如图41所示，专利文献2中公开的微机械手1000具有支架块1300、移动工作台1400、压电元件1500、移动载物台1600、步进电动机1700。吸移管1100安装于吸移管支架1200上，在吸移管1100的前端连接有向卵子等细胞注入核或精子的玻璃制的注射毛细管1110。支架块1300安装于移动工作台1400上，移动工作台1400能够沿着设于移动载物台1600的导轨1900直线移动。在移动载物台1600上安装步进电动机1700，步进电动机1700的驱动力经由未图示的螺纹机构等向移动工作台1400传递。由此，移动工作台1400沿着导轨1900直线移动，使支架块1300移动，经由支架块1300及吸移管支架1200使吸移管1100、毛细管1110直线移动到希望位置。压电元件1500由因施加电压而产生变形的压电元件构成，其直接安装于支架块1300上。若对压电元件1500施加脉冲电压，则经由支架块1300使注射毛细管1110进行微小振动。参照图42对微机械手1000进行的注射毛细管1110的动作进行说明。利用移动工作台1400使注射毛细管1110向方向AA移动，利用压电元件1500使注射毛细管1110进行微小振动。由此，如图42所示，在覆盖细胞3000的细胞质3100的细胞膜3200及细胞膜3200的周围，在保护细胞3000的透明带3300上形成穿孔3400。接着，利用移动工作台1400使注射毛细管1110通过穿孔3400并进入细胞3000内，从注射毛细管1110向细胞3000内注入核或精子。在注入后，通过使移动工作台1400向与方向AA相反的方向V移动，将注射毛细管1110从细胞3000拔出。另外，在进行上述动作时，利用保持毛细管2100保持细胞 3000。上述的注射毛细管1110进行的穿孔动作通过驱动压电元件1500而进行，从细胞3000拔出注射毛细管1110的动作通过驱动机械手1000而进行。另外，在对上述那样的细胞等微小的对象物使用进行细微操作的机械手时，收录显微镜图像并在个人电脑(PC)等的显示器上显示，观察显示器上的显微镜图像并进行操作。或者，操作者由显微镜的目镜观察对象试样并进行操作。另外，专利文献3公开在显微镜下，操作者可利用刻度盘通过油压等液压微动地远程操作玻璃电极等微型工具的液压远程操作型微机械手装置。另外，专利文献4公开细胞操作用途的操作系统，即操作者看着显微镜目镜并操作操纵杆的系统。专利文献I :(日本)特开2005 - 258413号公报专利文献2 :(日本)特开2004 - 325836号公报 专利文献3 :(日本)专利3341151号公报专利文献4 :国际公开公报W02004 / 015055A1非专利文献I 修订第四版新基因工程学手册”(「改訂第4版新遺伝子工学〃 >K 7" ^ J)羊土社 248 253 页非专利文献2 微操作系统”(「74夕口7二匕°二>一'>3>->77么」)医学、科学、文摘2002年28卷4号35 37页非专利文献3:“小鼠胚胎的操作手册<第三版>”(「7々^胚Θ操作^ 二二 7 ><第三版 >」)近代出版549 559页变更在上述的PC显示器上显示的显微镜图像的显示倍率或显微镜倍率时，必须变更显示器上的显示设定，或改变显微镜的物镜的倍率。因此，每次在需要变更倍率时，需要用于倍率变更的操作，阻碍机械手进行的迅速的操作处理。另外，如专利文献3所示，在操作具有由液压或气压驱动的促动器的机械手的情况下，由软管将机械手和操作的接口连接来传递压力，但传递压力的软管变长时，可能对动作带来不良影响，因此，难以远程操作。另外，在远距离分离的情况下，不可能远程操作。另夕卜，在需要在洁净操作台内设置机械手的情况下，不能远程操作机械手，因此，必须使操作者的上肢进入洁净操作台内进行操作，对操作者的负担大。另外，现有的大多机械手在显微镜设置部位设置操纵杆等，操作者观察目镜并进行操作，但在这样的操作中，由于在不目视操纵杆的操作的状态下进行操作，因此，在使用时需要熟练的技术，另外，操作操纵杆时的向显微镜传递的振动也进行操作的方面成为问题。在显微镜的视野内，在利用毛细管进行转基因操作或显微受精操作等细微操作的情况下，在操作对象物(卵子或细胞等)的前后，将毛细管向规定位置设定的操作需要熟习机械手的基本操作的熟练技术。非专利文献I的微注射法是为了在进行注射作业的培养基中不使操作后的卵子和未操作的卵子在滴剂中混合的方式使操作后的卵子向滴剂的下方移动，然后，从上方取来未操作卵子的方法，但根据该方法，具有熟习机械手本身的基本操作的必要性，当不熟习的操作者进行操作时，具有操作效率降低的问题。非专利文献2的卵细胞旋转机构新设有电极功能，在操作的卵子周边产生电场，使卵子旋转，根据其结果，不会阻碍受精能力、发育能力，但在使用中需要新导入设备。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述那样的现有技术的问题而设立的，其第一目的在于提供一种能够自动地执行与卵子等微小操作对象物相关的、以往需要熟练操作的各种作业的。如上所述从卵子等细胞拔出注射毛细管的动作是人为操作，需要迅速地向注射方向的反方向进行，这样快速的动作依赖于操作者的技能，因此，具有在从细胞拔出注射毛细管的动作中易于产生人为误差的问题。另外，在注射毛细管进行的穿孔和注射的各动作中也存在同样的问题。本专利技术是鉴于上述那样的现有技术的问题而设立的，其第二目的在于提供一种在由毛细管对细胞等微小对象·物进行注射操作时，能够可靠地高精度地反复进行用于所述操作的动作的。本专利技术的机械手系统的基本构成具备观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴的三个方向电动驱动的一对机械手；控制所述机械手的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手的操作装置。S卩，为了实现上述第一目的，本专利技术第一方面的机械手系统具备观察微小的操作对象物的显微镜装置；为了操作所述操作对象物，能够向XYZ轴三个方向电动驱动的一对机械手；载置所述操作对象物且能够向XY轴的平面方向电动驱动的试样载物台；控制所述机械手及所述试样载物台的驱动的控制装置；经由所述控制装置驱动所述机械手及所述试样载物台的操作装置，在所述机械手上安装有操作工具，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中伸明，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：
国别省市：