JPH08280375A

JPH08280375A - マイクロマニピュレータ

Info

Publication number: JPH08280375A
Application number: JP7090504A
Authority: JP
Inventors: Michinari Hoshina; 科道成保
Original assignee: MORITETSUKUSU KK
Current assignee: MORITETSUKUSU KK
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】大腸菌のように動きの速い微生物や微粒子で
も、これを一個だけ確実にマイクロピペット内に捕捉で
きるようにすることを目的としている。【構成】容器（２）内の液中に分散浮遊している微粒
子又は微生物（３）を顕微鏡（４）の視野下で前記容器
（２）に対し進退可能に配設されたマイクロピペット
（６）内に吸引捕捉するマイクロマニピュレータであっ
て、容器（２）内の微粒子又は微生物（３）にレーザ光
を照射して当該微粒子又は微生物（３）をトラップした
状態で、当該レーザ光を容器（２）内に進出されたマイ
クロピペット（６）の先端位置まで走査するレーザトラ
ッピング手段（７）と、レーザ光がマイクロピペット
（６）の先端位置まで走査されたときに当該レーザ光で
トラップされていた微粒子又は微生物（３）をマイクロ
ピペット（６）内に吸引する吸引手段（８）とを備えた
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡で容器内をモニ
タしながら当該容器内の液中に分散浮遊している微粒子
又は微生物を一つだけ選択し、前記容器に対し進退可能
に配設されたマイクロピペット内に吸引捕捉するマイク
ロマニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、大腸菌は遺伝子操作を行うため
に頻繁に使用されるが、この場合に、所定の薬液中に分
散させて遺伝子操作を行った後、薬液中に分散する大腸
菌を薬液ごとマイクロピペット等で吸入し、これを培養
槽に移植して培養し、大量のＤＮＡを複製させるように
している。しかし、薬液中に分散している大腸菌は、固
体差により、その全てが遺伝子操作されているわけでは
なく、これをマイクロピペットで吸入するときには同時
に複数の大腸菌を吸入してしまうため、培養された大腸
菌は遺伝子操作されたものとされないものが混合した状
態になり、遺伝子操作されたものの収率が低い。したが
って、１個の大腸菌から培養することができればこれを
純粋培養することができるので、その大腸菌が遺伝子操
作されていれば、遺伝子操作された大腸菌だけを収率１
００％で得ることが可能になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロピペットは、細胞のように運動しない微生物や微粒子
ついては顕微鏡下でこれを操作して１個だけ捕捉するこ
とができるが、大腸菌等のように動きが比較的速い（数
μｍ〜数十μｍ／ｓ）ものについてはその動きに追従し
て操作することが困難であり、１個だけを捕捉すること
ができない。

【０００４】また、自動制御等により追従して動かすこ
とができたとしても、マイクロピペットを薬液内で移動
させるときに薬液がかき回されて流れが生じ、捕捉しよ
うとする微生物自身がその流れで移動するので、結局、
薬液を大量に吸い込んで複数の微生物を同時に捕捉する
ことはできても、微生物を１個だけ捕捉することはでき
なかった。そこで、本発明は、大腸菌のように動きの速
い微生物や微粒子でも、これを１個だけ確実に捕捉でき
るようにすることを技術的課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、容器内の液中に分散浮遊している微粒子
又は微生物を顕微鏡の視野下で前記容器に対し進退可能
に配設されたマイクロピペット内に吸引捕捉するマイク
ロマニピュレータであって、容器内の微粒子又は微生物
にレーザ光を照射して当該微粒子又は微生物をトラップ
した状態で当該レーザ光を容器内に進出されたマイクロ
ピペットの先端位置まで走査するレーザトラッピング手
段と、レーザ光がマイクロピペットの先端位置まで走査
されたときに当該レーザ光でトラップされていた微粒子
又は微生物をマイクロピペット内に吸引する吸引手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明によれば、レーザトラッピング手段によ
り、微生物や微粒子にレーザ光を照射してこれをトラッ
プすることによりその動きを止め、次いで、微生物や微
粒子をトラップしたままの状態でそのレーザ光を走査し
てマイクロピペットの先端位置まで移動させれば、マイ
クロピペットの先端位置に微生物や微粒子が１個だけ位
置決めされる。この状態で、吸引手段によりマイクロピ
ペットの先端から吸引すると、その微生物や微粒子が一
つだけ捕捉される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は本発明に係るマイクロマニピ
ュレータの一例を示すフローシート、図２は操作手順を
示す説明図である。

【０００８】図中１は、容器２内の液中に分散浮遊して
いる微粒子又は微生物３を一つだけ選択して捕捉するマ
イクロマニピュレータであって、前記容器２が倒立顕微
鏡４のステージ５上に置かれ、前記微粒子又は微生物３
を吸引するマイクロピペット６が容器２に対し進退可能
に配設されると共に、任意の照射位置にレーザ光を照射
して当該照射位置にある微粒子又は微生物３をトラップ
した状態で、当該レーザ光を容器内に進出されたマイク
ロピペットの先端位置まで走査するレーザトラッピング
手段７と、レーザ光がマイクロピペット６の先端位置ま
で走査されたときに当該マイクロピペット６内に微粒子
又は微生物を吸引する吸引手段８とを備えている。

【０００９】レーザトラッピング手段７は、倒立型顕微
鏡４の対物レンズ９を透過するレーザ光により容器２内
の微粒子又は微生物をトラップするようになされ、レー
ザ光源１０から出力されるレーザ光の光路中に、レーザ
光の照射位置をＸ方向に移動させるＸ方向移動ミラー１
１ｘ及びＹ方向に移動させるＹ方向移動ミラー１１ｙが
夫々介装されている。対物レンズ９としては例えば倍率
100倍，ＮＡ＝1.30の液浸対物レンズが使用され、レー
ザ光源１０としては例えば波長 830ｎｍの半導体レーザ
が使用されており、顕微鏡４内ではレーザ光がダイクロ
イックミラー４ａで反射されて前記対物レンズ９を透過
し容器２内に集光されるようになされている。

【００１０】１２は、指示された任意の位置にレーザ光
を照射させると共に、マイクロピペット６の先端位置に
レーザ光を走査させる制御装置であって、その入出力ポ
ート１３に、倒立型顕微鏡４の対物レンズ９ａで拡大さ
れた像を撮像するＣＣＤカメラ（撮像装置）１４と、当
該カメラ１４で撮影された画面を表示するＣＲＴディス
プレイ１５と、種々の操作を行うマウス１６と、前記各
ミラー１１ｘ，１１ｙを所定角度傾斜させるための精密
モータ１７ｘ，１７ｙが接続されている。

【００１１】そして、制御装置１２は、微粒子や微生物
をトラップするために任意の照射位置にレーザ光を照射
させるトラップ用制御手段１８と、微粒子や微生物をト
ラップした状態でそのレーザ光をマイクロピペット６の
先端位置まで走査する走査用制御手段１９を備えてい
る。

【００１２】トラップ用制御手段１８は、容器２内を撮
影したカメラ１４の画面上でレーザスポットを照射しよ
うとする位置をマウス操作等により指示するレーザ光照
射位置設定手段２０と、指示された照射位置Ｐ₁のＸ−
Ｙ座標を検出するＸ−Ｙ座標検出手段２１と、検出され
たＸ−Ｙ座標に応じて前記各ミラー１１ｘ，１１ｙを所
定の反射角度に高速で傾斜させ画面上で指示された照射
位置Ｐ₁にレーザスポットを照射させる高速ミラー駆動
装置２２ｘ，２２ｙからなる

【００１３】また、走査用制御手段１９は、容器２内に
進出されたマイクロピペット６の先端位置を指示する走
査終点設定手段２３と、指示された走査終点Ｐ₂のＸ−
Ｙ座標を検出するＸ−Ｙ座標検出手段２４と、検出され
たＸ−Ｙ座標に基づいて前記各ミラー１１ｘ，１１ｙの
傾斜角度を低速で連続的に変化させてレーザ光を走査す
る低速ミラー駆動装置２５ｘ，２５ｙからなる。

【００１４】マイクロピペット６の吸引手段８は、例え
ば、弾性膜で形成されるダイアフラム等を変位させてピ
ペット６内に容積を変化させることにより吸引／吐出し
たり、ピペット６内の温度を制御しその温度変化に基づ
く空気の体積変化を利用して吸引／吐出する等、任意の
手段を採用することができる。また、マイクロピペット
６はロボットアーム２６の先端に取り付けられて、例え
ば培地を形成したマイクロプレート２７等との間を往復
移動するように成され、吸引した微粒子や微生物を所定
のマイクロプレート２７上に吐出するように成されてい
る。

【００１５】以上が本発明の一構成例であって、次にそ
の作用について説明する。例えば、大腸菌等の微生物３
を含んだ液を入れた容器２を倒立顕微鏡４のステージ５
にセットし、これをＣＣＤカメラ１４で撮影すると、対
物レンズ９により拡大された像がＣＲＴディスプレイ１
５に表示され、例えば図２（ａ）に示すように、微生物
３が運動しているのがわかる。

【００１６】ここで、マウス１６を操作して、捕捉しよ
うとする微生物３の上にマークＭを合わせ、マウス１６
のクリックボタン（図示せず）を押すと、そのマークＭ
の位置がレーザ光照射位置設定手段２０により照射位置
Ｐ₁として設定される。次いで、指示された照射位置Ｐ
₁のＸ−Ｙ座標がＸ−Ｙ座標検出手段２１により検出さ
れ、検出されたＸ−Ｙ座標に応じて高速ミラー駆動装置
２２ｘ，２２ｙにより精密モータ１７ｘ，１７ｙを起動
させて前記各ミラー１１ｘ，１１ｙを所定の反射角度に
高速で傾斜させる。これにより、画面上で指示した照射
位置Ｐ₁に瞬時にレーザスポットを照射させることがで
き、微生物の運動が比較的速い場合であっても、これを
確実にトラップすることができる。

【００１７】そして、微生物をトラップしたままの状態
で、今度は、レーザ光をマイクロピペット６の先端位置
まで走査する。まず、マウス１６を操作して、図２
（ｂ）に示すように、容器２内に進出されたマイクロピ
ペット６の先端位置にマークＭを合わせ、マウス１６の
クリックボタン（図示せず）を押すと、そのマークＭの
位置が走査終点設定手段２３により走査終点Ｐ₂として
設定される。

【００１８】次いで、指示された走査終点Ｐ₂のＸ−Ｙ
座標がＸ−Ｙ座標検出手段２４により検出され、検出さ
れたＸ−Ｙ座標に応じて貞操ミラー駆動装置２５ｘ，２
５ｙにより精密モータ１７ｘ，１７ｙを起動させて前記
各ミラー１１ｘ，１１ｙを所定の反射角度まで低速で連
続的に傾斜させる。これにより、画面上で指示した走査
終点Ｐ₂となるマイクロピペット６の先端位置までレー
ザ光が走査され、図２（ｃ）に示すように、当該レーザ
光にトラップされたまま微生物がマイクロピペット６の
先端位置まで移送される。

【００１９】ここで、微生物がレーザスポット外に移動
しない程度までレーザ光の出力を弱めながら、吸引手段
８を作動させてマイクロピペット６内に微生物を吸引す
る。これにより、マイクロピペット６を移動させること
なく、微生物を１個だけ確実に捕捉することができる。
次いで、マイクロピペット６をロボットアーム２６によ
りマイクロプレート２７まで移動させて、当該プレート
２７上に微生物を吐出する。これにより、例えば遺伝子
操作した大腸菌を１個の菌から１００％の収率で純粋培
養することがきる。

【００２０】なお、実施例の説明では、マイクロピペッ
ト６をロボットアーム２６で自動的に移動させる場合に
ついて説明したが、移動手段は任意である。また、レー
ザ光を走査させる走査用制御手段１９において、マイク
ロピペット６の先端位置を走査終点設定手段２３により
設定する場合について説明したが、マイクロピペット６
の先端位置が特定されている場合は、その位置を予め設
定しておけば、走査終点の設定操作を行うことなく、レ
ーザ光を操作させることができる。

【００２１】さらに、トラップ用制御手段１８におい
て、レーザスポット照射位置設定手段２０により照射位
置を指示することにより微粒子や微生物上にレーザ光を
照射させる場合について説明したが、レーザ光を移動さ
せずに、倒立顕微鏡４のステージ５をＸ−Ｙ方向に比較
的高速で移動することにより、微粒子や微生物をレーザ
スポット照射位置まで移動させるようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、レ
ーザトラッピング手段により、微生物や微粒子をレーザ
光でトラップしてその動きを止め、次いで、微生物や微
粒子をトラップしたままの状態でそのレーザ光を走査し
てマイクロピペット先端位置まで移動させれば、マイク
ロピペットの先端位置に微生物や微粒子が１個だけ位置
決めされるので、マイクロピペット内に微生物や微粒子
を１個だけ吸引して捕捉することができるという大変優
れた効果を有する。

【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。

【図２】（ａ）乃至（ｃ）は夫々操作手順を示す説明
図。

【符号の説明】

１・・・マイクロマニピュレータ２・・・容器３・・・微生物４・・・倒立型顕微鏡５・・・ステージ６・・・マイクロピペット７・・・レーザトラッピング手段８・・・吸引手段９・・・対物レンズ１０・・・レーザ光源１１ｘ・・Ｘ方向移動ミラー１１ｙ・・Ｙ方向移動ミラー１２・・・制御装置１４・・・ＣＣＤカメラ（撮像装置）１８・・・トラップ用制御手段１９・・・走査用制御手段２０・・・レーザ光照射位置設定手段２１・・・Ｘ−Ｙ座標検出手段２２ｘ，２２ｙ・・高速ミラー駆動装置２３・・・走査終点設定手段２４・・・Ｘ−Ｙ座標検出手段２５ｘ，２５ｙ・・低速ミラー駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器（２）内の液中に分散浮遊している
微粒子又は微生物（３）を顕微鏡（４）の視野下で前記
容器（２）に対し進退可能に配設されたマイクロピペッ
ト（６）内に吸引捕捉するマイクロマニピュレータであ
って、容器（２）内の微粒子又は微生物（３）にレーザ光を照
射して当該微粒子又は微生物（３）をトラップした状態
で、当該レーザ光を容器（２）内に進出されたマイクロ
ピペット（６）の先端位置まで走査するレーザトラッピ
ング手段（７）と、レーザ光がマイクロピペット（６）
の先端位置まで走査されたときに当該レーザ光でトラッ
プされていた微粒子又は微生物（３）をマイクロピペッ
ト（６）内に吸引する吸引手段（８）とを備えたことを
特徴とするマイクロマニピュレータ。
【請求項２】前記レーザトラッピング手段（７）は、
倒立型顕微鏡（４）のステージ（５）に配設された前記
容器（２）内の拡大像を画面上に映し出す撮像装置（1
4）と、トラップ用のレーザ光を照射するレーザ光源（1
0）とを備え、レーザ光源（10）から出力されるレーザ
光の光路中に、レーザ光照射位置をＸ方向に移動させる
Ｘ方向移動ミラー（11ｘ）及びＹ方向に移動させるＹ方
向移動ミラー（11ｙ）が夫々介装され、容器（２）内を撮影した撮像装置（14）の画面上でレー
ザ光を照射しようとする位置を指示するレーザ光照射位
置設定手段（20）と、指示された照射位置（P₁）のＸ−
Ｙ座標を検出するＸ−Ｙ座標検出手段（21）と、検出さ
れたＸ−Ｙ座標に応じて前記各ミラー（11x, 11y) を所
定の反射角度に傾斜させ画面上で指示された照射位置に
レーザ光を照射させるミラー駆動装置 (22x, 22y) とか
らなるトラップ用制御手段（18) を備えると共に、容器（２）内に進出されたマイクロピペット（６）の先
端位置を指示する走査終点設定手段（23）と、指示され
た走査終点 (P₂）のＸ−Ｙ座標を検出するＸ−Ｙ座標検
出手段（24）と、検出されたＸ−Ｙ座標に基づいて前記
各ミラー（11x, 11y) の傾斜角度を連続的に変化させて
レーザ光を走査するミラー駆動装置（25x, 25y) を備え
た走査用制御手段（19）を備えた請求項１記載のマイク
ロマニピュレータ。