<Desc/Clms Page number 1>
Sphäromikromanipulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sphäromikromanipulator, bei dem das Arbeitsgerätende, an dem die Steuervorrichtungen angreifen, auf einer Kugelfläche verschiebbar und das Arbeitsgerät in Rich- tung des Kugelradius bewegbar ist. Bei mikrobiologischen, histologischen u. dgl. Forschungsarbeiten sowie auch in der Kriminologie werden verschiedene Manipulationen im Gesichtsfeld eines Mikroskops mit Hilfe eines Mikromanipulators durchgeführt, der die Bewegungen der Hand durch eine entsprechende Untersetzung verkleinert. Mit Hilfe eines derartigen Manipulators können beispielsweise Werkzeuge zur Bearbeitung des sich unter dem Mikroskop befindenden Objektes geführt werden.
Die bekannten, bisher für solche Zwecke verwendeten Mikromanipulatoren wiesen Bauteile mit grosser Masse auf und wurden mit Schmierstoffen hoher Viskosität geschmiert, um die Bewegung zu dämpfen. Dies brachte jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich, denn es wurde auf diese Weise die Bedienung des Gerätes sehr schwerfällig, wobei die Bewegung der Bauteile einen hohen Kraftaufwand erforderte, weswegen die Arbeit mit diesen bekannten Geräten sehr ermüdend war. Darüber hinaus erforderte die Bedienung dieser bekannten Mikromanipulatoren von der Bedienungsperson eine grosse Fertigkeit. Auch die Verwendung eines pneumatischen Antriebes für Manipulatoren hat sich nicht bewährt, zumal diese Art von Manipulatoren sehr kompliziert ist.
Es ist auch ein Mikromanipulator bekannt, bei dem die Bewegung des jeweiligen Mikroinstrumentes, beispielsweise einer Mikronadel, mittels federnder Hebel mit Schraubenantrieb erfolgte. Die resultierende Bewegung der Nadelspitze stellte das Ergebnis einer Einstellbewegung in drei verschiedenen Richtungen dar. Die Bewegung in den drei verschiedenen Richtungen erfolgte mit Hilfe getrennter Schrauben, die praktisch nicht ermöglichen, die Nadelspitze auf der vorgeschriebenen Bewegungsbahn zu halten. Einen gegebenen Punkt kann man hier nur durch eine Reihe von Näherungen einstellen. Die Bedienung dieses Manipulators ist auch nach langer Übung langsam und umständlich.
Es sind weiters auch solche Manipulatoren bekannt, die eine Hebelarmübersetzung als Bewegungsmechanismus aufweisen. Der Bewegungsmechanismus ist an einer Scheibe montiert, die auf der Grundplatte des Gerätes angeordnet ist und kann mit Hilfe eines Hebels in einer Ebene bewegt werden. Dadurch kann die Spitze des Mikroinstrumentes, grob eingestellt, in den Bestimmungsraum gebracht werden. Nach Fixieren der Scheibe erfolgt die Feineinstellung mit einem Bedienungsring. Die Kapillarenspitze kann durch Neigen des Bedienungsringes in einer Ebene bewegt werden, und die Höhe der Bewegungsebene kann durch Drehen des Ringes verstellt werden. Ein Mangel des Gerätes ist, dass keine Stechbewegung (Bewegung in Richtung der Achse) ausgeführt werden kann. Es weist auch den Fehler auf, dass der Instrumentenhalter die Instrumente nur unsicher festklemmt.
Die rechte und linke Seite des Gerätes sind symmetrisch, und es ist so keine Möglichkeit einer Arbeit mit einer Doppelkapillare vorhanden. Dieses Gerät kann eigentlich nur zur Mikrodissection verwendet werden und auch dazu nur in beschränktem Masse.
Alle bekannten Geräte haben jedoch den gemeinsamen grossen Fehler, dass sie ohne Ausnahme nur zur Durchführung von einer oder zwei Manipulationen geeignet sind und dass diese Geräte unter Umständen nur durch Anbauen von andern Geräteteilen bzw. Hilfsapparaten zur Durchführung von weiteren
<Desc/Clms Page number 2>
Manipulationen geeignet gemacht werden können. Ausserdem ist die Bewegung der bekannten Geräte schwerfällig und erfordert grosse Aufmerksamkeit. Weiterhin kann das Ende des Arbeitsgerätes nur schwie- rig in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht werden. Bei den meisten Geräten kann das Arbeitsgerät überhaupt nur in einer Ebene, d. h. also in zwei Dimensionen, bewegt werden, nicht jedoch räumlich, also in drei Dimensionen. Auch das Übersetzungsverhältnis der Bewegungen ist nicht zufriedenstellend.
Zweck der Erfindung ist das Schaffen eines Mikromanipulatormechanismus, der die Übersetzung der Bewegung (Verschiebung und Geschwindigkeit) der Hand des Bedieners und der Bewegung des Arbeitsgerätes zwischen den Grenzen 1 und unendlich veränderbar verwirklicht, der eine Bedienung ohne Übung, auch ohne ermüdenden physischen Kraftaufwand und beträchtliche Aufmerksamkeit zuverlässig und erfolgreich gestattet, bei dem das Ende des Arbeitsgerätes eine räumliche Bewegung aus-
EMI2.1
messung (mit Kapillarmanometer, intrazellular), mikrochemische Manipulationen usw.
Ein Sphäromikromanipulator, welcher für diese Zwecke geeignet ist, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass er einen Rahmen aufweist, mit welchem ein das Arbeitsgerät in Richtung des Kugelradius führender Prismenführungsschaft verschwenkbar ist und welcher an einer entlang eines Hauptkreises der Kugel verlaufenden Führungsleiste verschiebbar ist, welche von einem in einer auf die Hauptkreisebene senkrechten Ebene verschwenkbaren Träger getragen wird, der seinerseits einstellbar abgestützt ist. Ein derartiger Sphäromikromanipulator lässt sich leicht bedienen, wobei eine Bewegung des jeweils benutzten Arbeitsgerätes in allen drei Dimensionen möglich ist. Ein erfindungsgemässer Mikromanipulator ist darüber hinaus universell für die verschiedenartigsten Arbeiten verwendbar.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Fig. l ist eine Prinzipskizze einer erfindungsgemässen Ausführungsform, Fig. 2 und 3 zeigen eine nach dem Prinzip gemäss Fig. 1 verwirklichte Konstruktion teilweise im Schnitt bzw. von vorne. Fig. 4 zeigt ein Detail.
Die mit dem erfindungsgemässen Sphäromikromanipulator ausführbaren Bewegungen des Arbeitsgerätes können einerseits entlang einer ein Bogenstück des Kugeläquators einer gedachten Kugel bildenden Führungsleiste 9, anderseits entlang eines ein Kreisbogenstück eines auf dem Kugeläquator senkrecht stehenden Parallelkreises bildenden Trägers 6 und letztlich durch Verschiebung auf den Mittelpunkt 0 der gedachten Kugel zu bzw. von diesem weg verlaufen ; letzteres erfolgt mit Hilfe und entlang der Schraubenspindel 13 (Fig. 2). Weiters ist noch eine Verschwenkung des in einer Haltehülse 20 befestigten Arbeitsgerätes um eine waagrechte Achse mit Hilfe einer Spindel 21 und um eine senkrechte Achse mittels einer Spindel 19 möglich.
Die Haltehülse 20 ist dabei in einer auf einem Einstellkopf 18 sitzenden gabelförmigen Halterung 18a (Fig. 2, 3) an der waagrechten Achse befestigt, wobei der Einstellkopf 18 über die senkrechte Achse mit einem Gleitschlitten 17 verbunden ist, der auf einem Prismenführungsschaft 16 gleitet. Da sich die vom Träger 6 und der Führungsleiste 9 gebildeten Kreisbögen an der Oberfläche einer gedachten Kugel befinden, geht die in jedem PunktderKreisbögen auf die Kugelfläche errichtete Senkrechte, welche vom Prismenführungsschaft 16 bzw. der Schraubenspindel 13 gebildet ist, durch den Mittelpunkt 0 der Kugel hindurch. Es entspricht daher zweckmässig die Länge des Führungsschaftes 16 bzw. der Schraubenspindel 13 der Länge des Radius R der gedachten Kugel.
Der Mittelpunkt 0 der Kugel liegt zweckmässig im Gesichtsfeld des Mikroskops.
Befindet sich'das Vorderende eines Arbeitsgerätes bzw. Instrumentes im Mittelpunkt 0 der Kugel, so dass bei Verschiebung des Instrumentes entlang des Trägers 6 oder der Führungsleiste 9 das Vorderende des Arbeitsgerätes im Mittelpunkt 0 verbleibt, so ist der Wert für das Übersetzungsverhältnis unendlich gross. Befindet sich hingegen das Vorderende des Arbeitsgerätes auf einem der vom Träger 6 bzw. Führungsleiste 9 gebildeten Kreisbogen, so beträgt der Wert der Übersetzung 1. Befindet sich jedoch das Vorderende des Arbeitsgerätes zwischen Mittelpunkt 0 und der Oberfläche
EMI2.2
endes des Arbeitsgerätes vom Kugelmittelpunkt 0 ist.
Bei einem erfindungsgemäss konstruierten Sphäromikromanipulator (Fig. 2, 3) ist auf einem Ständerfuss bzw. einer Grundplatte 1 ein im wesentlichen zylindrischer Ständer 2, auf welchen eine Hülse 3 aufgeschoben ist, befestigt. In einer Aussparung der Hülse 3 ist ein Reibrad 4 od. dgl.
<Desc/Clms Page number 3>
an einem in der Hülse 3 drehbar gelagerten, einen Verstellknopf aufweisenden Bolzen 4a befe- stigt. Das im Querschnitt vorteilhafterweise etwa keilförmige Reibrad 4 arbeitet mit einer im Staan- der 2 vorgesehenen entsprechenden Längsnut zusammen, in welche das Reibrad 4 von einer Blatt- feder 5 gepresst wird, so dass durch Drehen des am Bolzen 4a befindlichen Verstellknopfes die
Hülse 3 entlang des Ständers 2 verstellt werden kann.
Am oberen Ende der Hülse 3 ist eine Trägerführung 3a mit im Querschnitt keilförmigem Pro- fil für die Führung des kreisbogenförmigen Trägers 6 vorgesehen. In dieser Trägerführung 3a kann der Träger 6 mittels eines von einer Blattfeder 8 in eine im Träger 6 befindliche Nut gepressten
Reibrades 7 (Fig. 2) verschoben werden. Etwa an den Enden des kreisbogenförmigen Trägers (Fig. 3) ist die Führungsleiste 9 befestigt. Der Krümmungsradius der dem Mittelpunkt 0 der gedachten
Kugel zugewendeten Fläche der Führungsleiste 9 entspricht dem Radius R der gedachten Kugel.
Die Führungsleiste 9 sitzt in einem aus einer bogenförmigen Leiste 12, einer Deckplatte 12a, einer Schliessplatte 12b und einer Bodenplatte 12c gebildeten Rahmen. In der dem Mittelpunkt 0 der gedachten Kugel abgewendeten Fläche der Führungsleiste 9 ist wieder eine keilförmige Nut (Fig. 4) für ein entsprechend ausgebildetes Reibrad 10 (Fig. 2) vorgesehen, das an einem in Bohrungen der
Deckplatte 12a und der Grundplatte 12c drehbar gelagerten Bolzen 10a befestigt ist. Das Reib- rad 10 wird dabei von Blattfedern 11 in die Nut der Führungsleiste 9 gepresst. Mit Hilfe dieses
Reibrades kann nun der Rahmen 12,12a, 12b, 12c entlang der Führungsleiste 9 bewegt werden.
In der Bodenplatte 12c ist die Schraubenspindel 13 drehbar gelagert. Der Prismenführungsschacht 16 hingegen ist an der dem Kugelmittelpunkt 0 zugewendeten Seite des Rahmens befestigt. Auf den Prismen des Führungsschachtes 16 ruht nun der Gleitschlitten 17 und kann mit Hilfe der Spindel 13, welche in eine Gewindebohrung des Gleitschlittens 17 eingeschraubt ist, verschoben werden. Dabei wird die Spindel 13 von am Rahmen bzw. am Ende der Spindel 13 angeordne- ten Blattfedern 14 und 15 gegen die Prismen des Führungsschachtes 16 gepresst, um eine gute Führung des Gleitschlittens 17 zu sichern. Die zwischen zwei gewindelose Teile der Schraubenspindel 13 (Fig. 2) eingesetzte Blattfeder 14 verhindert überdies eine axiale Verschiebung der Spindel.
Wie bereits erwähnt, ist auf dem Gleitschlitten 17 der Einstellkopf 18 befestigt, an welchem die gabelförmige Halterung 18a um eine senkrechte Achse drehbar ist. Die das jeweilige Instrument bzw. Arbeitsgerät haltende Haltehülse 20 ist somit sowohl um die senkrechte Achse als auch um einen Bolzen der gabelförmigen Halterung (Fig. 3) drehbar. Die zugehörigen Schneckentriebe befinden sich im Inneren des Einstellkopfes 18 bzw. an der gabelförmigen Halterung 18a und können, wie bereits erwähnt, mit Hilfe der Spindeln 19 bzw. 21 betätigt werden.
Am andern Ende der Grundplatte 1 befindet sich ein zweiter Ständer mit einer ganz gleichen Konstruktion wie bisher beschrieben, wobei jedoch der Gleitschlitten zwei Haltehülsen 20 aufweisen kann. Die beiden Haltehülsen 20 sind zweckmässig an je einem mit je einem Schneckenrad verbundenen Einstellkopf 18 angebracht, wobei die Schneckenräder der beiden Einstellköpfe 18 von einer gemeinsamen Spindel 19 angetrieben werden, so dass die beiden Haltehülsen 20 mit den in ihnen eingespannten Arbeitsgeräten eine scherenartige Bewegung durchführen können.
In der Mitte der Grundplatte 1 zwischen den beiden Ständern 2 ist das Mikroskop untergebracht, welches vorteilhaft mit der Grundplatte 1 so verbunden wird, dass das Gesichtsfeld des Mikroskops im Mittelpunkt der beiden Ständern 2 und ihren Mechanismen gemeinsamen gedachten Kugel liegt.
Mit Hilfe der im Gerät eingebauten 1 ml Spritze mit einer Skaleneinteilung von 100, kann abgesaugt werden, was einzelne Manipulationen, wie das Isolieren von Bakterien und Protozoen, gegenüber dem bisherigen auf der Kapillardepression beruhenden Saugen erleichtert, dessen Mass während der Arbeit nicht verändert werden kann. Ferner kann mit Hilfe der Spritze injiziert werden, was bisher nur durch Diffusion möglich war. Mit einem der Spritze angeschlossenen Kapillarmanometer kann der intrazellulare Druck unmittelbar gemessen werden. Mit Hilfe der Schraube des Gleitschlittens 17 kann man, wie mit einem Mikrometer, auch Längenmessungen durchführen. Ein besonderer Vorteil des Mikromanipulators gemäss der Erfindung ist sein kleines Gewicht.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.