CN104603515B - 固持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于固持沿着一轴线延伸的物体(2)的固持装置(1)，特别用于固持显微操作器的毛细管夹持器(2)，包括主体(3，4)，所述主体(3，4)具有:承载组件(4)，所述承载组件(4)平行于一轴承轴心线，在所述承载组件上，所述物体(2)被固持在一轴向平行方向，在所述轴向平行方向，所述物体的所述轴线与所述承载组件的轴承轴心线(A)平行；紧固机构(4，5，6，7，8)，所述紧固机构在至少一第一结构或一第二结构中被可选地设置，所述紧固机构以下述方式设计：在所述紧固机构的所述第一结构中，所述物体(2)在所述轴向平行方向通过一压入配合被紧固在所述承载组件(4)上，使得通过用户的一只手在所述轴向平行方向可移动所述物体；且在所述紧固机构的所述第二结构中，在所述轴向平行方向(A)，所述物体(2)可被固定在所述承载组件上，其中，所述固持装置(1)被设计以使得通过沿垂直于所述轴承轴心线(A)方向移动，所述物体(2)至少在所述紧固机构的一第三结构中可被插入到所述固持装置(1)中并从固持装置中移除。

Description

固持装置
技术领域
本发明涉及一种固持装置，以用于固持沿着一轴线延伸的物体，具体地，用于固持显微操作器的毛细管夹持器。
背景技术
该固持装置可在实验室中使用，以将物体放置到精密地预确定的或精密地可定义的位置，并将物体固持到该位置。在微定位设备或显微操作器上使用这种固持装置时，或当这种固持装置作为这些设备的组件使用时，则在执行微定位时只允许出现最微小的偏差。显微操作需要对人造项目(例如，微系统或纳米系统以及它们的组件)进行操作。显微操作可特别用于生物学项目的操作，例如，对活细胞进行操作。这些应用在对操作工具(例如，毛细管、探针或电极等工具)进行定位时都需要高度的可靠性。
该固持装置在细胞生物学以及分子生物学工作站中使用非常有利，在这些工作站用户需要精确定位毛细管夹持器或沿着轴线延伸的其他物体。在这些工作站，例如，胞内质的精子注射(ICSI)以及囊胚中胚胎干细胞(ES细胞)的转移等方法被执行，这些方法都需要在非常有限的空间内对使用的工具的位置和移动进行精确控制。这些工作站通常拥有一些设备和仪器及其模块，这些可允许进行大量的设置以及具有大量的功能。这些设备和仪器大多围绕显微镜被安装或安装在显微镜上，空间上相互之间非常靠近。就用户而言，在工作站采取的所有措施应增加该工作站的效率、提高生产力以及改善人体工程学。
关于这一点，特别期望能提供一种高效率且便于操作的固持装置。特别地，期望该固持装置可以通过使用一只手安全地操作。这样，可允许用户使用一只手操作固持装置，而在同时可使用另一只手操作工作站的其他设备，例如，显微镜。在执行细胞操作时，典型的方法包括：开始时在几厘米范围内将工具(例如，毛细管夹持器中的毛细管)移动至靠近容器的一位置，通常地，该操作是人工完成的，其中，细胞位于容器的营养液中。直到那时，通过电显微操作器，毛细管以数十毫微米的精度被引导至细胞和/或被推进细胞中。在本发明中，可以发现在许多情况下该方法可以被更有效地执行，用户可以将毛细管手动地移动以更靠近目标位置。这样做时，用户在显微镜下可对毛细管相对于目标位置的移动进行观察，当有需要时，可使用一只手改变显微镜的分辨率或调整其焦点。在这种情况下，为了协调工作顺序，固持装置的舒适操作非常重要。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一可用的固持装置，通过该固持装置，沿着轴线延伸的物体可被可靠地固持，且该固持装置便于操作。
本发明具体可通过根据权利要求1的固持装置解决该问题。优选实施例为从属权利要求中的具体保护主题。
本发明的一优点在于可容易地对设置在固持装置上第一结构中的物体进行移动。这是因为紧固机构是以下述方式被设计：在第一结构中，当物体没有被用户移动时，物体通过第一力首先被固持在实际位置中，之后，在该位置的物体可以被位于轴向平行方向的用户移动，而不会影响承载组件的位置。通过在被固持在第一结构中的物体的移动过程中维持轴向平行方向，由于在移动后，用户不需要在垂直于轴承轴心线方向上重新调整物体，因此，可获得高生产率。这样，尤其是可使用一只手对固持装置进行操作。
而且，物体可以被容易地固定在期望的目标位置。另外，用户可可选地设置紧固机构的第一结构和第二结构。通过这种方式，可以对固持装置进行可靠、舒适地操作。在这种方式中，可实现高效的、符合人机工程学的工作顺序。首先，可只沿着毛细管夹持器的轴线，通过人手对毛细管夹持器进行手动移动，而不需要在径向施加扭动力。其次，毛细管夹持器可被固定在期望的结束位置，特别是在持续径向的精确可变结束位置被固定。
该固持装置优选地为不包括电操作组件的机械装置。这样，该固持装置可灵活地被使用。尽管如此，该固持装置还是可以具有电操作组件，此时，则需要提供电源，具体如电池或电源组，和/或用于提供电源和/或提供电控制的电缆机构。
优选地，该固持装置很紧凑，适合布置，特别是适合安装在实验室设备上。优选地，该实验室设备为一显微镜，特别是光学显微镜。优选地，在实验室设备和固持装置之间提供用于该固持装置的一紧固装置和/或支撑装置，例如，一移动装置，固持装置可移动地安装在该移动装置上。实验室设备还可以为其他实验室电器、实验室仪器或实验室机器。实验室设备还可以为一长台，优选地，为一实验工作台或工作桌。
优选地，该固持装置的重量少于500克，优选地，少于250克，优选地，少于150克，优选地，少于100克。优选地，该固持装置的体积少于600cm3，优选地，少于300cm3，优选地，少于150cm3，其中，该体积被假设为该固持装置完全占据的最小的立方体。通过这些措施，该固持装置可容易、高效地被操作，特别是作为实验室工作站的一辅助机构装配到工作站环境中时，不需要占据太多空间。
主体为一组件，而承载组件可移动地或不可移动地紧固在主体上。承载组件也可以与主体设计成一整体，例如，由一整体铸造或铣削而成的组件。优选地，该主体具有一紧固装置，通过该紧固装置，该主体可被紧固在实验室设备上，例如，紧固在一移动机构的滑座上。该紧固装置可以为主体的一部分，用于紧固目的。该紧固装置可具有至少一(例如，具有内螺纹)凹槽或开口、主体的至少一凸出部或粗糙区域，或者该紧固装置也可作为安装在主体上的独立组件，例如，带有螺纹的螺栓、销、枢轴等。
优选地，该主体具有支撑组件，承载组件被紧固在该支撑组件上，以围绕至少一轴线R可转动，优选地，可围绕一轴线精确地转动。该主体可具有一调整机构，以用于调整支撑组件和承载组件围绕转动轴R的相对转动。优选地，该调整机构具有一轴组件，例如，枢轴或螺栓，通过该轴组件，支撑组件和转动组件围绕该轴组件的轴线R可转动。该调整机构还可以具有一固定机构，具体为一夹紧机构，这样，优选地，相对支撑组件转动的承载组件可被固定在期望的持续可变的相对位置上，且可以被再次释放。可选地，另一固定机构可以被提供，以用于定义转动角度。优选地，该固定机构具有促动组件，例如，转动轮，通过该转动轮，用户可实现固定/释放。另外或可选地，角度调整器也可以被提供，通过该角度调整器，至少一转动角度可以被改变，具体地，可被机械或机电地改变。该角度调整器可包括具有(例如)齿轮、摩擦轮或皮带传动机构的一机械部。
沿着一轴线延伸的、可由固持装置固持的物体具体可以为一长度为L的长条形物体，在垂直地远离轴线的至少一个方向上，优选地，在所有方向上，也被称为径向方向上，该物体具有比轴线方向上更小的长度S，其中，长度S具体可以为直径S＝D或圆周长度S＝a，该长度垂直于轴线A，且不与轴线A相交。优选地，L>c*D，其中，例如，c可以为位于2至10范围内的数字。在轴向方向的至少一些区域，或几乎沿着物体的整个长度，优选地，物体具有垂直于轴线的恒定横截面。至少在该物体被固持部分，或优选地，沿着物体长度L的大部分，该物体的形状优选地为圆柱形，具体为一中空心圆柱体。尽管如此，该物体也可以具有其他形状的横截面，例如，矩形、正方形、多边形或椭圆形。
该物体的形状几乎不能变化，例如，由金属或塑料制成的物体，或该物体的形状也可以变化，例如，由弹性材料制成的物体。
优选地，该物体为工具架，具体为金属或塑料制成的毛细管夹持器，该物体的一端具有紧固部，以用于在轴向方向紧固一工具，具体用于紧固毛细管，和/或其另一端可具有一连接部，以与一管子连接。优选地，工具架为显微操作器，该操作器设计用于例如通过包括一压电组件对工具进行移动。优选地，该显微操作器为促动器，该促动器可与德国汉堡艾本德股份公司在市场上售卖的系统一起得到。
该紧固机构以这样一种方式被设计，可由用户可选地在至少第一或第二结构中设置，其中，在紧固机构的第一结构中，通过压入配合，物体在轴向平行方向被紧固在承载组件上，这样，通过与轴线平行的第一力F1，物体在轴向平行方向被固持在承载组件上，其中，当第一力F1被克服时，物体在该轴向平行方向可移动，特别是通过用户的手进行移动。平行于轴线的第一力F1对应于起步阻力，这是为了释放压入配合连接，用户必须施加的力。在这里，该力对应于静态摩擦力F1R，通过该力可实现压入配合连接。
压入配合指的是法向力被施加在相互待连接的表面上，这样，只要由静摩擦实现的反作用力(在这里为F1R和F2R)没有被超过，两表面的相互移动可被阻止。术语压入配合用作术语摩擦配合的同义词。在示出的情形中，优选地，通过摩擦依附的表面为物体和承载组件的表面，具体为物体和压力组件的表面。
在紧固机构的第二结构中，物体在轴向平行方向被固定在承载组件上。优选地，这可以通过压入配合连接来实现。其中，通过平行于轴线的第二力，物体被固持在轴向平行方向，该第二力大于第一力，在第二力时，紧固的物体不能通过特别是用户的手在轴向平行方向进行移动。在紧固机构的该第二结构中，优选地，物体和固持装置的压入配合连接可通过产生第一力的相同连接组件来实现。F2大于F1，优选地，大至少25％、50％或100％。优选地，F1位于0.3N和15N之间，优选地，位于0.5N到10N之间，特别优选地，位于0.5到5.0N之间。F1的下限应被选择为至少使得固持的物体不会由于重力从固持装置中松落下来。当第一力位于0.5N到5.0N之间时，固持装置将物体垂直地压在承载组件上的法向力大约为2.0N到10.0N。在这里，当用于平行于轴线的移动而施加的力少于该第二力时，固定意味着固定在固持装置中的物体不能通过用户使用一只手被释放。优选地，F2大于25N，优选地，大于50N，优选地，大于100N。优选地，F2少于200N，以不至于损坏固持装置或物体。在紧固机构的第二结构中，基于在第二结构中物体与固持装置之间的连接至少部分地或完全地由形式配合而实现的事实，固定也可以被实现。
在本申请说明书描述的参数的所有范围限定情形中，具体在F1和F2的限定中，优选地，如果没有被如此描述时，例如，0.5N<＝F1<＝5.0N，F1和F2的范围限定应被包括在描述的范围内。
可具体通过力传感器对与轴线平行方向上的拉力进行测量实现对力F1和/或F2的测量。可选地，可具体通过力传感器对与轴线平行方向上的压力进行测量实现对力F1和/或F2的测量。该压力传感器可以为一弹簧秤，通过该弹簧秤可实现对拉力和压力的测量。
优选地，固持装置被设计使得物体至少在紧固机构的第三结构中可被插入到固持装置中，以及从固持装置中移除，特别是可通过垂直于轴承轴心线A的移动从固持装置中移除。该移动也可以具有平行于轴承轴心线A的分量。甚至当固持装置只能从一侧进行操作时，例如，当该一侧的对侧被组件阻挡时，例如，被用于支撑固持装置的支撑装置或被紧固机构阻挡时，该设计也可以舒适地对固持装置进行操作。尽管如此，可能地以及优选地，物体至少在紧固机构的第三结构中可被插入到固持装置中，且特别对于该移动只有当位于轴向平行方向连续段的轴向平行区域可用时，可通过平行于轴承轴心线A的移动从固持装置中被移除。
固持装置被设计使得物体至少在紧固机构的第三结构中可被插入到固持装置中，且可通过垂直于轴承轴心线方向的移动从固持装置中被移除。可能地或优选地，在紧固机构第一结构中的物体可被插入到固持装置中，且可通过垂直于轴承轴心线方向的移动被移除。在这种情形中，在移除过程中，用户具体要克服一法向力，其中，固持装置通过该法向力将物体垂直地压在承载组件上。由于物体不需要经过一轴向开口并在轴线方向特别地被啮合，因此，可容易和舒适地操作固持装置。当然，在可选实施例中，物体也可以经过一轴向开口并在轴线方向特别地被啮合。优选地，固持装置具有垂直于轴承轴心线的、大体为U形或爪形的横截面，这样，虽然在插入过程中物体总是保持平行于轴承轴心线被放置，但物体仍可在指向轴承轴心线的方向上、具体是在径向方向上被插入。
优选地，紧固机构具有一压力组件，该压力组件可移动地安装在固持机构上，其中，在紧固机构的第一结构和第二结构中，物体通过压力组件被压在承载组件上，从而实现紧固机构的一压入配合紧固。优选地，压力组件为板状组件，优选地，该压力组件具有一个或多个开口或凹槽，以用于接纳枢轴或螺栓。
优选地，紧固机构被设计为一夹紧机构，以优选地用于在手动连续可变的轴向方向固持物体。优选地，紧固机构具有一螺纹机构或偏心机构。该螺纹机构可以以转动轮组件的形式被提供，该转动轮具有螺纹部，其中，螺纹部可为具有内螺纹的圆柱形凹槽或为具有外螺纹的螺栓部。优选地，螺纹为单头螺纹或多头螺纹，优选地，为螺旋螺纹。尽管如此，紧固机构也可具有一卡口连接部，该卡口连接部具有用于限制性引导至少一卡口凸出部的至少一卡口凹槽，在转动轮和位于承载组件和转动轮之间的连接组件上此卡口凸出部和卡口凹槽可相互啮合。通过转动轮组件的手动转动，第一和/或第二力可以被施加。偏心机构可具有一偏心组件，例如，偏心盘，通过对偏心盘的手动转动，第一和/或第二力可以被施加。
优选地，转动轮组件具有一接触部，以通过一接触面与物体接触或压力组件接触，从而通过该接触面传递第一和/或第二力。优选地，转动轮具有第一接纳腔，内螺纹被设置在该第一接纳腔中，该内螺纹具体可属于螺纹机构。优选地，第一接纳腔用于接纳位于承载组件和转动轮之间的一连接部，优选地，该连接部为一螺纹销，该螺纹销的一端例如通过螺纹方式可以被连接到承载组件，而另一端具有外螺纹，以与转动轮的内螺纹配合。优选地，转动轮具有至少一第二接纳腔，以接纳弹簧机构的弹簧组件。优选地，接纳腔为一圆柱形凹槽或开口，该凹槽或开口在转动轮的一侧上关于转动轮的转动轴同轴地被提供，在该一侧具有接触面。第一和第二接纳腔可相互同轴地被设计，且一个可并入到另一个中。具体地，该第一和第二接纳腔关于转动轴可转动地对称。优选地，该接触面也关于该转动轴也可转动地对称。这样，可实现一轴向力，从而使得通过该接触面施加的力是均匀的。尽管如此，第一和第二接纳腔也可以通过一隔离壁被独立开来。
优选地，弹簧组件为一压缩弹簧，优选地，为一螺旋弹簧，尽管如此，该弹簧组件也可以为其他具有空间弹性和/或材料弹性的组件。
在第一结构中，优选地，通过弹簧机构，压力组件被可回弹地压在物体上，这样压力组件可在弹簧弹力作用的相反方向保持偏离。
优选地，紧固机构也可以被设计，使得压力组件在第二结构中被不可回弹地压在物体上，这样，压力组件不能在弹簧弹力作用的相反方向保持偏离。可能地和优选地，压力组件在第一结构中通过第一力F1被可回弹地压在物体上，在第二结构中，通过第二力F2被可回弹地压在物体上，其中，F1<F2。
优选地，紧固机构具有一促动组件，通过该促动组件用户可可选地设置紧固机构的第一或第二结构，其中，促动组件为可围绕一转动旋钮轴线转动的转动旋钮。优选地，转动旋钮被安装在承载组件上，特别用于作为弹簧机构的支台，在紧固机构的第一结构中，该弹簧机构将第一力传递给压力组件，进而传递给物体，其中，优选地，在紧固机构的第二结构中，转动旋钮的接触部还与压力组件接触，并压在压力组件上，这样，通过该接触部以及弹簧机构，转动旋钮将第二力F2传递给压力组件，该第二力F2大于第一力F1，并将物体固定在承载组件上。
优选地，紧固机构被设计为一快速响应夹紧机构，这样，通过围绕转动旋钮轴线将转动旋钮转动一预设的转动角度α1，用户可实现第一结构和第二机构之间的转换，其中，α1选自以下优选的角度范围组：(5°<＝α1<＝360°)、(5°<＝α1<＝270°)、(5°<＝α1<＝45°)、(5°<＝α1<＝90°)、(90°<＝α1<＝135°)、(135°<＝α1<＝165°)、(145°<＝α1<＝195°)、(165°<＝α1<＝195°)。从紧固机构的第二结构的角度设置开始，其中，在该角度设置中α＝0，优选地，前述的第一和第二结构之间的转换在范围0.5°<＝α1<＝90°或前述范围之一中通过对转动旋钮进行转动实现。优选地，用户可通过将转动旋钮转动到α1实现该转换，具体转动时少于转动旋钮的半圈，以允许一快速工序。优选地，固持装置被设计使得从紧固机构的第二结构开始，第三结构可以被产生，在该第三结构中，物体可以被移除，且转动旋钮被向前地转动到一角度α2，该角度从设置的0角度开始，优选地，转动到位于180°和360°之间。
紧固机构还可以被设计为一磁性夹紧机构，在该机构中，用于夹持物体的力被磁性实现。在磁体组件和磁性组件之间作用的该磁力具体由两者之间的距离以及分隔两者的材料的特性决定，特别是该材料的导磁率决定。为了将该磁力作为可变夹持力来使用，优选地，分隔机构被提供，通过该分隔机构，磁体组件和磁性组件之间的距离可以被改变。作为示例地，磁体组件可以为承载组件，而磁性组件可以为压力组件或转动轮，之后，优选地，该磁性组件与在第一和第二结构中被固持的物体接触。这样，转动轮可以作为分隔机构的一部分，从而通过转动该转动轮也可改变磁体组件和磁性组件之间的距离。这样，在比产生第二力的距离更远的距离处，第一力被产生。分隔机构可具有一螺纹机构，以连续地改变距离。也可以使用两个磁体组件，以用于固持磁性或可磁化组件(例如，毛细管夹持器)。在对应设计的固持装置上，该两个磁体组件相互之间可相对移动，这样，他们的磁场相互叠加，从而实现第二结构，或相互完全抵消(例如，在第三结构中)或相互部分抵消(例如，在第一结构中)。
如果在固持区域内的待固持物体有磁性或具有一磁体，则相对于没有磁性或磁体的情形，可允许其他可能的设计。在这种情况下，承载组件可以为一永磁体或至少具有一磁体组件，其中，该磁体组件具有一永磁体。之后，固持用磁性组件或具有磁体的组件可被设置在承载组件上，这样，物体不会被压在承载组件上，而是被拉到承载组件上，例如，承载组件的一侧面上，其中，该承载组件的该侧面与用于与物体接触的承载组件的接触面相对。在这种情况下，分隔机构被设计，以使得固持用组件到承载组件的距离被改变。
优选地，承载组件还有压力组件可由几乎不可变形的材料制成，优选地，由金属、塑料或陶瓷制成，优选地，至少在紧固机构的第一和第二结构中这些组件与物体接触的部分由这些材料制成。当物体被固持在这些部分之间时，这可对物体进行精确的定位。这些材料可以是磁性材料，具体可以为铁磁体或永磁体。
优选地，承载组件被设计用于部分形式配合，以将物体连接到固持装置，可选地，在第一和第二结构中。优选地，承载组件被设计，使得被固持物体为圆柱形物体时，压力组件的单个接触点足以实现紧固机构的第一和第二结构。也就是说，优选地，承载组件被设计使得其可在三个点支撑圆柱形物体，优选地，在四个点进行支撑。优选地，承载组件具有容置凹槽或容置通道或几个凹槽部或钳形部，从而使得物体可以以轴向固定方式被固持。这样，轴承轴心线穿过与容置凹槽平行的容置凹槽或通道的接纳区域。
通过由非弹性材料制成的容置凹槽实现的定位，当通过用户插入的、由这种材料制成的物体滑入清楚定义的、由容置凹槽形成的承载位置时，特别是当物体通过一弹簧机构的弹力被压入承载组件时，声音信号可被产生，即卡嗒声。该声音反馈同样可实现对固持装置舒适地进行操作。
优选地，承载组件具有轴向平行容置凹槽，以用于接纳物体的插入。在这种情况下，压力组件为平板状，具有两相对的板材表面。在第一和第二结构中，该一板材表面的一接触区域与物体接触，将物体压在容置凹槽上。
附图说明
下面将对附图进行描述并结合附图对示意性实施例进行描述，从而使根据本发明的该操作装置和方法的进一步优选设置更加清楚。在示意性实施例中的相同组件几乎使用相同的引用标记进行引用，除非另有说明或在全文中用在了其他方面。在附图中：
图1示出了根据本发明示意性实施例沿着图2示出的线S进行横截的固持装置的横截面图；
图2示出图1中固持装置的侧视图；
图3示出图1中固持装置的立体图；
图4示出了一细胞生物学工作站100，该工作站具有各种设备以及图1至图3中的固持装置。
具体实施方式
图1示出了沿图2示出的线S对固持装置进行横截的横截面。固持装置1为一快速响应夹紧机构，以用于固持物体2，该物体2沿着一轴线延伸，该物体在示出的示例中为一显微操作器(未示出)的一毛细管夹持器2。固持装置1具有主体3、4，主体3、4具有承载组件4，该承载组件4与轴承轴心线A平行，在该承载组件上物体2可以被安装在轴向平行方向，如图所示。在该方向，物体的轴线以及承载组件的轴承轴心线A平行或重合。而且，该主体具有一支撑组件3(见图2、图3)，承载组件4可转动地被安装在该支撑组件上。
承载组件被紧固在支撑组件上，以围绕轴线R转动。固持装置具有调整机构14、15，以用于对支撑组件3和承载组件4的相对转动进行调整。调整机构具有轴14，通过该轴支撑组件以及转动组件可围绕轴线R转动。在中心，轴14具有一螺杆，以作为一齿轮(未示出)的一部分，在轴14一端具有用于旋钮15的接收装置。调整机构也可以被设计为一角度调整器，使用该角度调整器，通过固持装置的一齿轮(未示出)，至少一转动角度可以被调整。作为促动组件的角度调整器14、15具有转动轮15，该转动轮15可围绕轴14转动，通过该转动轮用户可调整支撑组件和承载组件之间的转动角度。
紧固机构具有承载组件4、形成压力组件的压板5、用作促动组件的转动轮6、螺纹销7以及螺旋弹簧8，该螺旋弹簧属于弹簧机构，以作为压缩弹簧。
图1示出了紧固机构的第二结构。压缩弹簧8被设置在转动轮的圆柱形凹槽12中，该凹槽12相对于用于螺纹销7的接收装置同轴，其中，压缩弹簧8同轴环绕该螺纹销。在轴线F的方向上，朝着压板的正面，压缩弹簧均匀地压在压板5上，其中，为了提供最大压力，F垂直于轴承轴心线A。朝着顶部，在远离压板的方向上，压缩弹簧被支撑在作为支台的转动轮上。转动轮通过螺纹销7连接到承载组件上。沿着轴线F的转动轮6的位置变化只能通过转动轮的转动来实现，转动轮位置变化会使得夹持力持续改变。在转动轮的下表面13和压板5之间，在第一结构中仍然保持有一小空隙11，具体是在图中轴线F的右边，而在轴线F的左边，转动轮与压板接触，从而向压板传递压力。这样，位于被固持物体上的压板就会被相当大的压力压迫，例如，50N，从而将物体固定在承载组件上。作为转动轮6对压板5的相对无弹性压力的结果，力F2远大于F1，优选地，比F1大10到100倍，这决定于用户行为。
螺纹销具有下外螺纹，该外螺纹与承载组件4中开口的内螺纹啮合，螺纹销还具有上外螺纹17，该外螺纹与转动轮6中凹槽中的内螺纹啮合。
在紧固机构的第二结构中，法向力FN2平行于轴线F被施加，在该角度位置，该力可以为100N。该法向力为夹持力，以用于夹持压板5和承载组件4之间的物体2，并使用力F2进行固持，该力F2与产生的静摩擦力对应。在第二力F2时，物体不能被用户相对承载组件移动。作为对比，在第一结构中，通过轴向平行方向的、借助第一力的压入配合，物体被紧固在承载组件上，这样，该物体可以通过用户的手在轴向平行方向被移动。
在紧固机构(未示出)的第一结构中，物体被固持在承载组件的轴向平行方向，这样，物体仍然可以被用户(例如，使用一个力F1＝0.5N)移动。之后，从图1中的位置开始通过人工转动，转动轮被移动以进一步远离承载组件，这样之后，除了压缩弹簧8，转动轮的下表面13不再压在压板5上，作为替换地，只有压缩弹簧8以力F1压在压板5上。通过转动轮6的转动角度，F1和F2的总和可以被用户可靠地设置。尽管如此，根据本发明固持装置的特征，力F1和F2可以被保持相对的小，这样在对固持装置操作时可获得舒适的操作效果。
紧固机构被设计为快速响应夹紧机构。α＝5°到α＝90°之间的转动轮6的转动足以在第一结构和第二结构之间进行转换。以这种方式，该转换可通过手快速实现，尤其是不需要再次抓握。
承载组件4被这样成型：从圆柱形物体2纵向轴的横截面看或从圆柱形物体2的图1中轴承轴心线A的横截面看，可以确定的看出，在相对物体2的纵向轴或轴承轴心线A的所有径向方向上，圆柱形物体2被承载组件4的两接触点21和22以及压板的第三接触点33紧固。在紧固机构的第一结构中，力F1起作用，物体在平行于轴承轴心线A的轴向方向上可移动，在围绕轴承轴心线A的方向(见图3)可转动。因此，与毛细管夹持器连接的、沿纵向轴A平行延伸的毛细管可以被人工地转动。在这种方式中，可以相对于轴线A改变毛细管的顶部的径向距离，该顶部具有毛细管开口。这是因为毛细管顶部通常相对于毛细管的纵向轴并不是完全转动对称。许多毛细管种类甚至具有弯曲的顶部，该顶部具有从毛细管纵向轴倾斜的末端，该末端的方向可通过围绕毛细管的纵向轴转动毛细管来改变。因此，作为围绕轴线A转动可能性的结果，可以获得毛细管额外的转动定位的可能性。
如示例中所示，优选地，承载组件被设计以部分地形式适合将物体连接到固持装置。在示出的情况中，由于承载组件4固持物体2，通过爪部24以及支撑部26以及与由这些组件形成的容置凹槽25适合的形式，因此，承载组件4成爪形。其中，从关于轴承轴心线A的横截面看，爪部形成了第一接触点21，支撑部26形成了第二接触点26。在紧固机构的第一结构和第二结构两个结构中，物体都被精确地定位在容置凹槽25中，并通过压板5被可靠地固持住。
而且，相对承载组件4的承载组件24、25、26以及支撑物体2的压板5的部分，固持装置的结构成U形或爪形。通过这种U形结构，固持装置被设计使得至少在紧固机构的第三结构中，通过相对轴承轴心线A垂直地定向移动，物体可以被插入到固持装置中以及从固持装置中移除，其中，在该第三结构中，物体2可以被插入以及当压板到承载组件的距离足够大时物体2可以被移除。在示出的情形中，在第一结构中，这种距离和力F1可使得物体可被移除。这使得可舒适地操作固持装置，特别是当固持装置紧固在支撑组件3的一侧，且该支撑组件3被控制远离承载组件4以用于紧固实验室设备(例如，显微镜)的安装机构时。优选地，承载组件以及物体由非弹性材料制成，或具有这种非弹性材料，例如，铝或钢。当由用户插入的、由非弹性制成的物体通过弹簧弹力被压入由容置凹槽形成的清楚定义的承载位置时，通过由非弹性材料制成的容置凹槽实现定位，声音信号被生成，即卡嗒声。该声音反馈同样可实现对固持装置舒适地进行操作。
图4示出细胞生物学工作站400，该工作站具有各种设备以及固持装置1。该工作站包括显微镜101、压电微驱动器106、微定位机构10、31，其中，压电微驱动器被设计成带有电控制系统111的毛细管夹持器106，微定位机构具有操作装置31，该操作装置带有控制杆以及通过电缆机构121连接的移动机构10，用于固持物体的固持装置1可移动地安装在移动机构10上，通过移动机构的驱动，固持装置可高精确度地移动。在这里，物体为带有可更换毛细管107的毛细管夹持器106。移动机构10的驱动器包括三个步进电动机(未示出)，通过这些电动机固持装置1可沿着笛卡尔坐标系的三个轴x'、y'、z'，在操作装置输出信号的控制下移动，其中，输出信号为关于用户作用下变换位置x、y、z的函数。操作装置通过控制杆的偏移来控制x-y平面方向的移动。在方向z，可以通过控制杆杠杆头的转动轮来进行移动的控制。该工作站可进一步包括其他设备，例如，用于泵送毛细管中液体的微型泵设备、第二控制杆机构等。这些设备通常可设置在实验工作台110上。一可选的踏板控制装置可以被设置在工作台下方。
在一典型的应用中，例如，在执行ICSI时，例如，该工作站用户可将用于带有细胞的培养皿放置到这里倒置显微镜101的工作板102上，然后，通过滑座103，将手动可移动的移动装置10推至靠近培养皿的位置，之后，手动地移动毛细管夹持器106，使得毛细管107相对快速地朝培养皿方向移动，直到毛细管107淹没在容置在培养皿的营养介质中。这是非常有益地，这样在固持装置的第一结构中的毛细管夹持器通过相对较小的第一力被固持在承载组件上，此时，毛细管夹持器可以通过用户的一只手被调整。当用户松开毛细管夹持器时，第一力足够大，可以抵住重力而将毛细管夹持器固持住。通过合适的显微镜分辨率，可以执行相对精确的人工定位。在显微镜下，用户现在可以观察朝细胞移动的毛细管。通过毛细管夹持器在承载组件上的精确轴向固定，总是可以沿着轴线A实现毛细管夹持器的精确平移运动。具体地，当毛细管顶部没有被中心地设置在毛细管轴线A上时，用户可转动毛细管夹持器，以相对轴线A对毛细管顶部进行又一次的定位。由于生产的原因，这是一种常见的情况，特别是具有弯曲顶部的毛细管非常常见。在手动方法的期望结束位置，用户可通过一只手简单地转动旋钮6经过180°，可靠地固定住毛细管夹持器，这样，毛细管夹持器被大于第一力的第二力固持住，以实现对毛细管进行安全、非振荡的定位以及对细胞进行操作。
毛细管夹持器的手动移动之后，通过控制杆和移动机构进行电动机控制的精确定位。通过使用一只手，用户可转动显微镜的聚焦轮104，以将光学焦点调整在毛细管顶部和细胞之间，以对毛细管顶部到细胞上目标位置之间的距离进行观察。在接近细胞时，通过控制杆的轻微偏移，可达到50nm到15μm范围内的精确控制。在这种应用中，其优点在于：可使用一只手以直觉的舒适的方式，实现工作站以及其设备的操作，特别是对固持装置1的操作。

Claims (10)

1.固持装置(1)，所述固持装置(1)用于固持沿着一轴线延伸的物体(2)，所述物体(2)为用于固持显微操作器的毛细管夹持器，
包括主体，所述主体具有：
承载组件(4)，所述承载组件(4)平行于一轴承轴心线(A)，在所述承载组件上，所述物体(2)被固持在一轴向平行方向，在所述轴向平行方向，所述物体的轴线与所述承载组件的轴承轴心线(A)平行，
紧固机构，所述紧固机构在所述紧固机构的至少一第一结构和一第二结构中可被可选地设置，所述紧固机构以下述方式设计：
在所述紧固机构的所述第一结构中，所述物体(2)在所述轴向平行方向通过一压入配合被紧固在所述承载组件(4)上，使得所述物体(2)通过与所述轴线平行的第一力被固持，且当所述第一力被克服时，通过用户的一只手在所述轴向平行方向可移动所述物体；且
在所述紧固机构的所述第二结构中，在所述轴向平行方向，所述物体(2)克服平行于所述轴线方向的移动，可被固定在所述承载组件上，
其中，所述固持装置(1)被设计以使得至少在所述紧固机构的一第三结构中，通过沿垂直于所述轴承轴心线(A)方向移动，所述物体(2)可被插入到所述固持装置(1)中；
所述紧固机构具有一压力组件(5)，所述压力组件可移动地安装在所述固持装置上，在所述紧固机构的所述第一和第二结构中，通过所述压力组件(5)所述物体可被压在所述承载组件(4)上，从而实现所述紧固机构的压入配合式紧固；
所述紧固机构具有弹簧机构(8)，通过所述弹簧机构，所述压力组件(5)在所述紧固机构的所述第一结构中被可回弹地压在所述物体(2)上，使得所述压力组件(5)至少在垂直于所述轴线的方向上保持偏离，该偏离与弹簧弹力的作用相反。
2.如权利要求1所述的固持装置，其特征在于，所述承载组件具有轴向平行的容置凹槽(25)，所述物体可被放置在所述容置凹槽中。
3.如权利要求1所述的固持装置，其特征在于，所述紧固机构被设计以使所述压力组件(5)在所述紧固机构的所述第二结构中被不可回弹地压在所述物体上，从而使得所述压力组件不能朝与弹簧弹力方向相反的方向上发生偏离。
4.如权利要求2所述的固持装置，其特征在于，所述压力组件的形状为板状，具有两个相对的板材表面，其中，在所述紧固机构的所述第一和第二结构中，一板材表面的接触区域(23)可被引导与所述物体(2)接触，使得所述物体(2)可被压在所述容置凹槽(25)上。
5.如权利要求1所述的固持装置，其特征在于，所述紧固机构具有促动组件，通过所述促动组件，用户可选地设置所述紧固机构的所述第一和第二结构，其中，所述促动组件为一可围绕一转动旋钮轴线(F)转动的转动旋钮(6)。
6.如权利要求5所述的固持装置，其特征在于，所述转动旋钮(6)安装在承载组件(4)上，用作所述弹簧机构(8)的支台，通过所述转动旋钮，在所述紧固机构的所述第一结构中，一第一力可被传递给所述压力组件，进而传递给所述物体，
其中，在所述紧固机构的第二结构中，通过方向与所述轴线平行的一第二力，所述物体(2)通过所述轴向平行方向上所述承载组件(4)上的压入配合可被紧固，所述第二力大于所述第一力，通过所述第二力，所述物体可被固定在所述承载组件上，由于所述转动旋钮(6)的接触部(13)与所述压力组件(5)接触并压在所述压力组件上，使得安装在所述轴向平行方向的一物体不能被用户的手沿着所述轴线平行方向移动，这样，依靠所述接触部，垂直于所述轴线的力通过所述转动旋钮被传递给所述压力组件，从而产生所述第二力。
7.如权利要求6所述的固持装置，其特征在于，所述紧固机构被设计为一快速响应夹紧机构，通过围绕所述转动旋钮轴线将所述转动旋钮转动一预设的转动角度α，用户可实现所述第一结构和所述第二结构之间的转换，其中，所述α选择自角度范围：145°<＝α<＝195°。
8.如权利要求1所述的固持装置，其特征在于，所述主体具有一支撑组件(3)，所述承载组件(4)可转动地紧固在所述支撑组件(3)上。
9.显微操作器结构，所述显微操作器结构具有如权利要求1所述的固持装置以及用于将所述固持装置紧固到一实验室设备上的一紧固装置，具体紧固到一显微镜上。
10.如权利要求1所述的固持装置以及权利要求9所述的显微操作器结构在活细胞操作中的应用。
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