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Mikromanipulator
Die Erfindung betrifft einen Mikromanipulator zum Bewegen sehr kleiner Werkzeuge unter einem Mikroskop für Arbeiten an einzelnen Zellen oder andern mikroskopischen Objekten.
Ziel der Erfindung ist ein Mikromanipulator, mit dem sich das Werkzeug besonders einfach hantieren lässt und der einfach aufgebaut und billig herzustellen ist, so dass dieser für Benutzung durch Gruppen von Studenten besonders geeignet ist. Es wird angestrebt, den Manipulator so auszubilden, dass sich das Werkzeug, einmal eingestellt, stets in den Fokus des Blickfeldes des Mikroskops bringen lässt, ohne dass ein Nachstellen erforderlich ist.
Es ist bereits ein Mikromanipulator bekannt, der am Tisch eines Mikroskops befestigt ist. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, dass das Werkzeug nur auf ein bestimmtes Objekt eingestellt werden kann. So oft ein anderes Objekt auf den Tisch gebracht wird, muss das Werkzeug neu justiert werden. Zur Behebung dieses Nachteiles und Erzielung der oben angeführten Vorteile wird bei einem Mikromanipulator mit einem auf einem Schlitten angeordneten Werkzeug, dessen Verschiebungslinie die optische Achse des Mikroskops schneidet, erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Schlittenführung am Objektivstutzen des Mikroskops axial verschiebbar angebracht ist.
Befindet sich im Werkzeughalter ein gerades Werkzeug, so lässt sich die Schlittenführung am Objektiv zuerst so einstellen, dass ein Teil des Werkzeuges scharf im Blickfeld des Mikroskops erscheint ; dann kann man das Werkzeug zurückziehen, wobei es ganz oder fast ganz im Fokus bleibt, bis der Arbeitspunkt des Werkzeuges die für die gewünschte Manipulation richtige Stellung eingenommen hat.
Der erfindungsgemässe Mikromanipulator lässt sich vorteilhaft mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Mikrowerkzeugen kombinieren, indem ein werkzeugformendes Element am Tisch des Mikroskops montiert ist und mit diesem bewegbar ist.
Zum Verständnis der Erfindung sollen nun konkrete Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben werden. In den Zeichnungen bedeuten : Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Werkzeughalter-Konstruktion mit eingesetztem Werkzeug, die am Objektiv eines Mikroskops montiert ist ; Fig. 2, 3 und 4 den Werkzeughalter nach Fig. 1 von unten, von der Seite und von vorne ; Fig. 5 die Schlittenführung von unten gesehen ; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform in zerlegtem Zustand ; Fig. 7 die teilweise im Schnitt dargestellte Anordnung von Fig. 6 in Gebrauch für die Herstellung von Mikrowerkzeugen und Fig. 8 eine Aufsicht einer Heizanordnung.
Zuerst soll der Mikromanipulator gemäss Fig. 1 bis 5 beschrieben werden.
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gewünschten Axial- und Umfangsstellung. Ein Paar von als Schlittenführung dienenden Gleitstücken - aus Stahl mit eben und parallel bearbeiteten Unterseiten --14-- ist am Ring-10befestigt und so nach unten geneigt, dass die Mittellinie zwischen diesen Flächen die optische Achse --15-- des Mikroskops schneidet.
Ein C-förmiger Permanentmagnet --16-- dient als Schlitten und ist mit einem Werkzeughalteröhrchen-17--versehen, das in einer Nut-18-, die in Längsrichtung zu beiden
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Flächen--14--verläuft, eingeklebt ist. Die Röhrchenachse liegt in der Ebene der Flächen--14--, und der vorstehende Teil des Röhrchens --17-- liegt bei Benutzung im Spalt zwischen den Gleitflächen aus Stahl und wird durch die Anziehung des Magneten --16-- auf die Gleitstücke - -13-- in richtiger Stellung festgehalten.
Das zu verwendende Werkzeug--20-, das aus Glas oder Metall bestehen kann, wird in das Rohr --17-- eingeschoben und mittels Wachs oder auf ähnliche Weise fixiert ; in Arbeitsstellung steht das Werkzeug nach unten vor und schneidet die optische Achse --15--.
Im Gebrauch werden der Ring--10--und die Gleitstücke--13--am Objektiv--11--in der niedersten Stellung befestigt. Der magnetische Werkzeughalter--16--und das Werkzeug --20-- werden auf die Gleitstücke aufgesetzt und so weit hinuntergeschoben, bis die Werkzeugspitze
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zurückgezogen und das Objekt aufgesucht und je nach Bedarf zentriert. Dann wird der Tubus des Mikroskops gehoben, die Werkzeugspitze in die Mittelstellung zurückgebracht und das Objekt wieder scharf eingestellt, wodurch das Objekt und die Spitze des Werkzeuges --20-- zur Berührung gebracht werden.
Der Hauptvorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, dass das Werkzeug stets in die richtige Lage für Scharfeinstellung gelangt, wenn es in die Feldmitte vorgeschoben wird, nachdem es aus dem Gesichtsfeld zurückgezogen worden ist. Die geführte Magnethalterung ermöglicht eine besonders feinfühlige Einstellung.
Das beim Mikromanipulator gemäss Fig. 6 bis 8 zur Herstellung von Werkzeugen angewandte Prinzip besteht darin, das Werkzeug herzustellen, während es in der magnetischen Halterung eingespannt ist, in der es später verwendet werden soll. Zu diesem Zweck wird der Werkzeugrohling magnetisch festgehalten und der Magnet auf eine Schlittenführung aufgesetzt, die in einem Support als Ganzes um ihre Mittelachse so drehbar ist, dass die Mittelachse die optische Achse des Mikroskops schneidet. Der Support kann, wie oben beschrieben, am Objektiv des Mikroskops axial gleiten und rotieren.
Im einzelnen besitzt der Support--60-- (Fig. 7) einen ersten Ring--61--, der am Objektiv --62-- gleiten und rotieren kann und mit einer Klemmschraube --63-- festgestellt wird. Dieser Ring--61--hat am unteren Ende einen über den ganzen Umfang reichenden Flansch--64--, auf dem sich ein zweiter Ring--65--dreht, der durch eine Klemmschraube--66--festgestellt wird.
Eine vertikale Supportplatte--67--erstreckt sich von der Aussenseite des zweiten Ringes--65--
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--68- konzentrische,--70-- besitzt. In den berührenden Flächen der Supportplatte--67--und der Deckplatte - 69-- sind zusammenpassende kreisrunde Vertiefungen--71, 72-- (Fig. 6) vorhanden, welche zusammen einen kreisförmigen Hohlraum bilden.
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der Platte --73-- weg durch die Bohrung--70--der Deckplatte--69--. Der Querschnitt des Gleitstückes --75-- ist vorzugsweise halbkreisförmig, und seine oberen Begrenzungsflächen--76-- sind genau eben und parallel und stehen zur Ringplatte --73-- genau in rechtem Winkel.
Ein magnetischer Werkzeughalter--77--, dessen Aufbau identisch mit jenem des weiter oben beschriebenen Werkzeughalters ist, wird auf das gleitstück --75-- aufgesetzt; im Werkzeughalter befindet sich ein Werkzeugrohling--78--in Form eines Glasstäbchens, dessen Achse mit der Mitte der Ringplatte--73--fluchtet.
Eine in Fig. 7 mit--80--allgemein bezeichnete Heizvorrichtung zur Formung von Glaswerkzeugen ist am Objekttisch des Mikroskops befestigt und kann sich mit diesem bewegen. Wie in Fig. 8 dargestellt, besitzt die Heizvorrichtung eine Schleife--82--aus Platin-Iridiumdraht, die von
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kontrollierter Erhitzung des Drahtes sind die Klemmen --85-- über einen Heiz-Regelwiderstand und einen Begrenzungswiderstand zur Vermeidung von Überhitzung an einen Transformator (nicht
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Gleitstück-75-nach- -78-- in Bildfeldmitte befindet. Bei Drehung des Gleitstückes-75-auf der Ringplatte-73- (d. h.
Drehung um die Achse des Werkzeugrohlings) und bei Drehung des zweiten Ringes --65-- auf der Lippe --64-- rund um den ersten Ring-61- (d. h. Drehung der ganzen Vorrichtung um die optische Achse) bleibt die Schärfe ganz oder fast ganz bestehen.
Dann wird der Heizdraht --82-- durch den Tisch --81-- herangebracht und der Tubus des Mikroskops so eingestellt, dass der Heizdraht gegenüber der Spitze des Rohlings --78-- stehend scharf erscheint. Durch Erhitzung des Drahtes --82-- schmilzt das Ende des Rohlings-78-, der dann
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Mikroschleife (Grössenordnung des Durchmessers 0, 125 mm) ausbilden. Die Ebenheit einer solchen Schleife lässt sich bestimmen, indem man das Gleitstück-75-auf der Ringplatte --73-- um 900 dreht und dabei die Ebene der Schleife justiert.
Den Winkel der Schleife auf ihrem Schaft kann man durch Drehen der Vorrichtung am zweiten Ring --65-- um 900 und Drücken der Schleife in der Nähe ihres Ausgangspunktes mittels des heissen Drahtes --82-- justieren. Natürlich lassen sich statt des Drahtes --82-- auch andere Elemente (z. B. Mikro-Schweisselektroden oder mechanische Schneidwerkzeuge) zur Herstellung des Werkzeuges verwenden.
Man sieht, dass sich alle für die Ausbildung verschiedener Werkzeuge notwendigen Arbeitsgänge in sehr einfacher Weise beherrschen lassen. Ist das Werkzeug fertig, so befindet es sich gleichzeitig auch schon im Werkzeughalter zum Einsatz im weiter oben beschriebenen Mikromanipulator.
Die Vorrichtung als Ganzes ist einfach, klein und für jedes Mikroskop geeignet. Für normale Anwendungsfälle ist Handbedienung des Werkzeughalters und der Ringe ausreichend, doch kann man für sehr genaue Arbeiten auf Mikrometer- oder Noniuseinrichtungen zurückgreifen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikromanipulator mit einem auf einem Schlitten angeordneten Werkzeug, dessen
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