DE3825913C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feinbetä­ tigung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werkzeuges zum Zwecke der Behandlung einer Zelle zum Erhalt von Daten von dieser durch Messungen, und zwar bezieht sich die Erfindung insbesondere auf eine Feinbetätigungsvorrichtung, die vorzugs­ weise für ein sogenanntes "patch"-Klemmsystem geeignet ist, und zwar zur Messung des Status einer Zelle, während eine Glaselektrode oder ein ähnliches Werkzeug in Kontakt mit einem Kanal auf der Zellmembran gebracht wird.

Als eine Vorrichtung zur Messung des Status einer Zelle auf dem Gebiet der Biotechnologie ist es allgemein bekannt, eine solche Vorrichtung vorzusehen, bei der eine Glaselektrode in das Innere einer Zelle einsetzbar ist, um eine biologische Elektrizität in der Zelle über einen Elektrolyt, eingefüllt in die Glaselektrode, zu extrahieren.

Da jedoch die Glaselektrode oder ein ähnliches Werkzeug in das Innere der Zelle eingesetzt werden sollte, entsteht bei der konventionellen Vorrichtung ein Problem insofern, als die Zelle beschädigt wird und dadurch deren Lebenszustand inner­ halb einer kurzen Zeitperiode beendet wird, was zur Folge hat, daß die Funktionen der Zelle nicht für eine lange Zeitperiode gemessen werden können.

Um das genannte Problem zu lösen, wurden sogenannte "patch"- Klemmsysteme in den letzten Jahren entwickelt, um sicherzu­ stellen, daß die Zellfunktionen für eine lange Zeitperiode gemessen werden können. Gemäß dem "patch"-Klemmsystem wird eine Glaselektrode mit einem vorbestimmten Kanal an der Zell­ membran ausgerichtet, um mit dieser in Kontakt zu kommen, und zwar ohne daß irgendeine Notwendigkeit besteht, die Glaselek­ trode in das Innere der Zelle einzusetzen, so daß eine biolo­ gische Elektrizität der Zelle durch den Kanal für eine lange Zeitperiode gemessen werden kann. Hier bezieht sich ein Kanal auf der Zellmembran auf eine Position, wo nur notwendige Mate­ rialien in das Innere der Zelle durch diesen hindurch einge­ führt werden und einige Materialien im Inneren derselben wer­ den von dort nach außen hin abgegeben.

Um die Glaselektrode in richtiger Ausrichtung mit einem Kanal an der Zellmembran anzuordnen, wird eine Vorrichtung zur Fein­ betätigung der Glaselektrode verwendet. Die Vorrichtung dient dazu, um in feiner oder genauer Weise die Glaselektrode in Vertikalrichtung, gesehen von oben (im folgenden als die Rich­ tung der Y-Koordinate bezeichnet) und in Breiten oder latera­ ler Richtung (im folgenden als die Richtung der X-Koordinate bezeichnet) und in Richtung der Höhe (im folgenden als die Z-Koordinate bezeichnet) zu verschieben, und zwar um einen Ab­ stand in der Größenordnung der Einheit eines Mikrons. Die kon­ ventionellen Vorrichtungen werden im allgemeinen in drei Typen klassifiziert, d. h. eine mechanische Bauart, eine hydrauli­ sche Bauart und eine elektrische Bauart. Die Vorrichtung gemäß der mechanischen Bauart wird in zwei Typen unterschieden. Eine dieser Typen sieht eine Platte für die X-Koordinate, eine Platte für die Y-Koordinate und eine Platte für die Z-Koordi­ nate vor, und zwar aufeinanderfolgend miteinander verbunden, und jede der Platten für die X-Koordinate, die Y-Koordinate und die Z-Koordinate wird gegen eine elastische Kraft einer Blattfeder vorgesehen, und zwar unter Verwendung einer Hebe­ stange derart, daß eine Glaselektrode, angeordnet an der End­ platte, fein oder genau in Richtung der X-Koordinate, in Rich­ tung der Y-Koordinate und in Richtung der Z-Koordinate ver­ setzt wird. Bei der anderen Type handelt es sich um eine sol­ che, bei der ein sphärisches Glied für eine exzentrische Dre­ hung geeignet ist, und zwar durch eine Kippoperation, ausge­ führt durch Hebelschubgleitelemente in Richtung der X-Koordi­ nate und in Richtung der Y-Koordinate. Eine Vorrichtung der hydraulischen Art ist derart aufgebaut, daß die Gleitelemente fein verschoben werden, und zwar in Richtung der X-Koordinate, ferner in Richtung der Y-Koordinate und auch in Richtung der Z-Koordinate, und zwar durch Verwendung einer Vielzahl von mikrohydraulischen Zylindern. Natürlich ist die Anordnung derart getroffen, daß eine Glaselektrode fest an einem der Gleitelemente befestigt ist. Andererseits ist die Vorrichtung der elektrischen Bauart derart konstruiert, daß eine Glaselek­ trode fein versetzt oder bewegt wird in Richtung der X-Koordi­ nate, der Y-Koordinate und der Z-Koordinate unter Verwendung von Schrittmotoren.

Jede der konventionellen Vorrichtungen der oben beschriebenen Art hat jedoch die im folgenden erläuterten Probleme.

Speziell eine Vorrichtung der Bauart mit einer Kombination von Hebelstangen und Blattfeder zusammen mit Platten betätigbar in Richtung der X-Koordinate, der Y-Koordinate und der Z-Koordi­ nate hat das Problem, daß jede der Platten eine bogenförmige Bewegung ausführt und nicht in der Lage ist, eine feine oder genaue Linearbewegung dann auszuführen, wenn ein Schub in Richtung der X-Koordinate, der Y-Koordinate oder der Z-Koordi­ nate erfolgt, und zwar entgegen der elastischen Kraft der Blattfedern durch die Betätigung der Hebelstangen. Da die Glaselektrode keine lineare Bewegung ausführt, sondern eine bogenförmige Bewegung infolge der Betätigung der Hebelstangen in vorbestimmten Richtungen ist es nicht leicht, die Glaselek­ trode in korrekter Ausrichtung mit einem vorbestimmten Kanal an der Zellmembran anzuordnen. Ferner weist eine Vorrichtung der genannten Bauart eine Kombination von Hebeln auf, um einen Kippvorgang mit sphärischen Gliedern vorzusehen, und zwar ge­ eignet zur exzentrischen Verdrehung, wobei der Aufbau derart vorgesehen ist, daß die Gleitelemente in zwei Richtungen ver­ setzt sind, d. h. in Richtung der X-Koordinate und in Richtung der der Y-Koordinate, darüber hinaus sind sie unter der Ein­ wirkung der elastischen Kraft von Blattfedern auf der einen Seite der Richtung der X-Koordinate und auch auf der anderen Seite der Richtung der Y-Koordinate. Selbst unter der Annahme, daß die Hebel nur in Richtung der X-Koordinate gekippt werden, führt eine Position, wo das sphärische Glied in Kontakt mit einem Kontaktglied kommt, wenn letzteres in Richtung der Y-Ko­ ordinate gekippt ist, eine Entfernung oder Versetzung bei de­ ren Kippbewegung verursacht. Das Ergebnis besteht darin, daß die Glaselektrode veranlaßt wird, sich fein oder genau zu be­ wegen, wobei eine bogenförmige Spur beschrieben wird, wenn die Hebel gekippt werden, selbst unter der Annahme, daß sie nur in X-Richtung gekippt werden. Dies führt zum gleichen bereits oben erwähnten Problem, daß keine feine Linearbewegung ausge­ führt wird. Dieses Problem kommt in gleicher Weise in einem Falle vor, wo die Hebel nur in Y-Richtung gekippt werden. An­ dererseits hat eine Vorrichtung der Bauart unter Verwendung von mikrohydraulischen Zylindern ein Problem insofern, als die Umgebungstemperatur konstant gehalten werden muß, um si­ cherzustellen, daß eine biologische Elektrizität aus der Zelle für eine lange Zeitperiode entzogen wird, weil dann, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, das Öl in den mikrohydrauli­ schen Zylindern sich thermisch ausdehnt und dadurch die Glas­ elektrode unbeabsichtigt in eine Versetzungsposition bewegt. Ferner hat eine Vorrichtung der elektrischen Bauart ein Prob­ lem insofern, als infolge der Tatsache, daß eine Intensität an biologischer Elektrizität aus der Zelle extrahiert werden soll, die sehr schwach ist, exakte Messungen nicht unter dem Einfluß einer elektrischen Induktion und magnetischen Induk­ tion ausgeführt werden können, wobei diese Einflüsse dann auf­ treten, wenn die Schrittmotoren eingeschaltet werden.

Aufgabe der Erfindung: Die vorliegende Erfindung be­ zweckt im Hinblick auf die vorstehenden Bemerkungen eine Vorrichtung vorzusehen, um in feiner oder genauer Weise ein Glas oder ein ähnliches Werkzeug zu betätigen, wobei sicher­ gestellt ist, daß das Glas bzw. die Glaselektrode in genauer und feiner Weise versetzt werden kann, und zwar ohne irgend­ welche Hindernisse, wobei die Versetzung oder Bewegung in Richtung der X-Koordinate, Y-Koordinate und Z-Koordinate er­ folgt. Weiterhin bezweckt die Erfindung eine Vorrichtung zur Feinbetätigung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werk­ zeugs vorzusehen, wobei sichergestellt ist, daß die Position der Glaselektrode nicht unbeabsichtigt unabhängig von der Ver­ änderung der Umgebungstemperatur versetzt oder verändert wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrich­ tung zur Feinbetätigung einer Glaselektrode oder eines ähnli­ chen Werkzeugs vorzusehen, wobei sichergestellt ist, daß exak­ te Messungen erreicht werden können, und zwar selbst unter dem Einfluß elektrischer Induktion und magnetischer Induktion.

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Feinbetätigung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werkzeugs vor, wobei folgendes vorgesehen ist: Ein beweglicher Teil, geeignet zur Vertikalversetzung oder -verschiebung mit Hilfe einer Vertikalbetätigungsvorrichtung einschließlich einer Kombination aus einer Zahnstange mit einem Ritzel, wobei ein Y-Koordinatengleitelement an dem be­ weglichen Teil vorgesehen ist, um frei in Vertikalrichtung zu gleiten, und zwar gesehen von oben, wobei ferner ein X-Koordi­ natengleitelement an dem Y-Koordinatengleitelement vorgesehen ist, um frei in seitlicher oder lateraler Richtung relativ zur Richtung der Bewegung des Y-Koordinatengleitelements zu glei­ ten, wobei schließlich das X-Koordinatengleitelement als eine Ausgangsseite dient und eine Y-Koordinatenschubstange und eine X-Koordinatenschubstange im beweglichen Teil angeordnet ist, um durch Verdrehung ihres Knopfes nach vorne und nach hinten sich zu bewegen, wobei fernerhin eine Y-Koordinatenhebelstange und eine X-Koordinatenhebelstange zwischen dem Y-Koordinaten­ gleitelement und der Y-Koordinatenschubstange und auch zwi­ schen dem X-Koordinatengleitelement und der X-Koordinaten­ schubstange angeordnet ist, um so sicherzustellen, daß ein Hebelverhältnis auf einen Bruchteil des Verhältnisses redu­ ziert wird, wobei schließlich zwei Rückhohlfedern vorgesehen sind, von denen die eine elastisch zwischen einem beweglichen Teil und dem Y-Koordinatengleitelement überbrückend angeordnet ist, und wobei ferner die andere elastisch überbrückend zwi­ schen dem Y-Koordinatengleitelement und dem X-Koordinaten­ gleitelement vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der bewegliche Teil zu­ erst in Vertikalrichtung versetzt oder verschoben, und zwar mit Hilfe der Vertikalbetätigungsvorrichtung, um die Glas­ elektrode korrekt in Richtung der Höhe (in Richtung der Z-Koordinate) anzuordnen, wobei die Glaselektrode fest an dem X-Koordinatengleitelement angeordnet ist, welches als eine Endstufe dient. Sodann schiebt die X-Koordinatenschubstange die X-Koordinatenhebelstange an einem Ende letzterer derart, daß das andere Ende der X-Koordinatenhebelstange in genauer oder feiner Weise das X-Koordinatengleitelement in seitlicher Richtung (der Richtung der X-Koordinate) verschiebt, und zwar abhängig von einem gegebenen Hebelverhältnis. Andererseits schiebt die Y-Koordinatenschubstange die Y-Koordinatenhebel­ stange an einem Ende letzterer derart, daß das andere Ende der Y-Koordinatenhebelstange das Y-Koordinatengleitelement in Ver­ tikalrichtung (in Richtung der Y-Koordinate) abhängig von einem gegebenen Hebelverhältnis fein verschiebt oder bewegt. Auf diese Weise kann die Glaselektrode fein in Richtung der X-Koordinate und auch in Richtung der Y-Koordinate je nach Erfordernis versetzt werden.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur fei­ nen Betätigung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, wobei die Darstellung den nicht zusammengebauten Zustand zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, und zwar unter besonderer Darstellung der Gesamtvor­ richtung in einem Betriebszustand;

Fig. 3 eine Ansicht, die die Vorrichtung dann zeigt, wenn die Feinbetätigung in Richtung der Y-Koordinate ausgeführt ist, und

Fig. 4 eine Ansicht, die die Vorrichtung darstellt, wenn die Feinbetätigung in Richtung der X-Koordinate ausgeführt wird.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es sei nun­ mehr die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die eine Vorrichtung zur Feineinstel­ lung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Gehäuse bezeichnet, welches ein oberes Ende und ein zur Außenseite hin geöffnetes vorderes Ende aufweist. Das Gehäuse 1 ist mit langgestreckten Öffnungen 2 und 3 an einer Rück- und einer Seitenwand ausge­ stattet und ferner ist ein Vertikalbetätigungsmechanismus 4 vorgesehen, der in Z-Koordinatenrichtung betätigbar ist und der an einer Seite der Wand des Gehäuses 1 angeordnet ist. Der Mechanismus 4 weist einen Grobeinstellknopf 5 und einen Fein­ einstellknopf 6 auf. Speziell ist der Knopf 5 derart konstru­ iert, daß das Verhältnis der Anzahl der Drehungen des Knopfes 5 zur Anzahl der Drehungen der Ausgangswelle auf 1:1 einge­ stellt ist, wohingegen der Knopf 6 ein beträchtlich verminder­ tes Verhältnis bezüglich der Drehung der Ausgangswelle auf­ weist, und zwar dadurch daß man eine Gruppe von Zahnrädern, wie beispielsweise ein flexibles Zahnrad oder dgl., verwendet. Wie man am besten in Fig. 3 erkennt, dient ein Ritzel 7 als eine Ausgangswelle, wobei dieses am Inneren des Gehäuses 1 freiliegt. Eine Vorderplatte 8 ist fest am vorderen Ende des Gehäuses 1 mittels Schrauben befestigt. Ein L-förmiger beweg­ licher Teil 10 ist vertikal versetzbar im Gehäuse 1 unterge­ bracht, und zwar unter Zuhilfenahme von Linearbewegungslagern 9. Das Linearbewegungslager 9 ist derart aufgebaut, daß V-för­ mige Führungsnuten 11, 12 längs einer Endfläche einer sich vertikal erstreckenden Wand 10 a des beweglichen Teils 10 vor­ gesehen sind, und eine Innenoberfläche der Seitenwand des Ge­ häuses 1 ist entgegengesetzt zu der Endfläche der Wand 10 a an­ geordnet und schließlich ist eine Anzahl von kleinen Kugeln 13 zwischen sowohl den Führungsnuten 11 und 12 eine über der anderen angeordnet, wobei die Richtung ihrer Achsen abwech­ selnd um einen Winkel von 90° sich unterscheidet. Eine Zahn­ stange 14 ist fest an der Innenoberfläche der Wand 10 a des be­ weglichen Teils 10 derart befestigt, daß sie mit dem Ritzel 7 in Eingriff steht. Ein Y-Koordinateneinstellknopf 15 ist an der Wand 10 a des beweglichen Teils 10 befestigt, und eine Y-Koordinatenschubstange 16 ragt vom Knopf 15 weg und ist in das Innere des Gehäuses 1 durch ein Loch 17 eingesetzt. Die Stange 16 ist an ihrem vordersten Ende mit einer Stahlkugel 19 ausgebildet, um in Punktkontakt mit einer Y-Koordinatenhebel­ stange 18 zu kommen, wie weiter unten beschrieben wird. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, ragt der Knopf 15 nach außen aus dem Gehäuse 1 durch das langgestreckte Loch 2 heraus. Eine Tragplatte 20 steht aufrecht auf der Bodenwand 10 b des beweg­ lichen Teils 10 derart, daß ein X-Koordinateneinstellknopf 21 an der Tragplatte 20 befestigt ist. Eine Y-Koordinatenschub­ stange 22 ragt vom Knopf 21 weg und ist ins Innere des Gehäu­ ses 1 durch ein Loch 23 in der Tragplatte 20 eingesetzt. Die Stange 22 ist in gleicher Weise mit einer Stahlkugel 25 am vordersten Ende derselben ausgestattet, um in Punktkontakt mit einer X-Koordinatenhebelstange 24 zu kommen, die weiter unten beschrieben wird. Der Knopf 15 ragt nach außen gegenüber dem Gehäuse 1 durch das langgestreckte Loch 3. Ein Ende einer obe­ ren Platte 26 ist an der Innenoberfläche am oberen Ende der Wand 10 a des beweglichen Teils 10 mittels Schrauben befestigt. Die obere Platte 26 ist mit einem im wesentlichen rechteckigen Loch 27 ausgestattet, durch welches die Y-Koordinatenhebelstan­ ge 18 eingesetzt wird und ferner ist ein im wesentlichen T-förmiges Loch 28 vorhanden, durch welches die X-Koordinaten­ hebelstange 24 eingesetzt wird. Ferner besitzt die obere Plat­ te 26 eine Basisplatte 30, die fest darauf angeordnet ist und ferner sind Linearbewegungslager 29 an beiden Enden der Basis­ platte 30 vorgesehen. Natürlich kann die Basisplatte 30 inte­ gral mit der oberen Platte 26 ausgebildet sein. Das Linearbe­ wegungslager 29 ist in etwa in der gleichen Weise wie das zu­ vor erwähnte Lager ausgebildet und weist eine Anzahl von klei­ nen Kugeln auf, die zwischen zwei entgegengesetzt angeordneten Führungsnuten sich befinden. Ein Tragglied 31 für die Y-Koor­ dinatenhebelstange 18 ist fest längs der Kante des rechtecki­ gen Lochs 27 mittels Schrauben befestigt. Die Y-Koordinaten­ hebelstange 18 ist fest mit einer Stahlkugel 32 am obersten Ende derselben ausgestattet und das Tragglied 31 wird drehbar an der Y-Koordinatenhebelstange 18 in einer Position gehalten, wo ein Abstand zwischen einer Mitte der Stahlkugel 32 und einer Mitte der Drehbewegung des Tragglieds 31 gleich einem Fünftel der Länge der Y-Koordinatenhebelstange 18 bestimmt ist, d. h. einer Position, wo das Hebelverhältnis auf 1 : 5 eingestellt ist. Ein Y-Koordinatengleitelement 33 ist gleitend an die obere Platte 26 angepaßt, und zwar mit Hilfe von Li­ nearbewegungslagern 29. Das Y-Koordinatengleitelement 33 ist mit einem Sackloch 34 ausgebildet, welches eine ordnungsgemäß bestimmte Tiefe besitzt, in der die Stahlkugel 32 an der Y-Ko­ ordinatenhebelstange 18 aufgenommen wird und ein rechteckiges Loch 35 ist vorgesehen, durch welches die X-Koordinatenhebel­ stange 24 eingesetzt wird. Ein Gleitring 36 aus synthetischem Harz ist um den Umfang des Sacklochs 34 herum gepaßt, um eine glatte ungestörte Gleitbewegung der Stahlkugel 32 sicherzu­ stellen. Ein Tragglied 37 für die X-Koordinatenhebelstange 24 ist fest an einer Kante des rechteckigen Lochs 27 mittels Schrauben befestigt. Die X-Koordinatenhebelstange 24 besteht aus einer ersten Hebelstange 24 a und einer zweiten Hebelstange 24 c, die mit der ersten Hebelstange 24 a über eine Verbindungs­ stange 24 b verbunden ist und die zweite Stange 24 c ist drehbar an dem Tragglied 37 gehalten. Die zweite Hebelstange 24 c ist mit einer Stahlkugel 38 am Ende derselben ausgestattet. Eine Position, wo die zweite Hebelstange 24 c drehbar am Tragglied 37 gehalten ist, wird auf eine Position eingestellt, wo ein Abstand zwischen einer Mitte der Stahlkugel 38 und einer Mitte der Drehbewegung der zweiten Hebelstange 24 c bestimmt ist als ein Fünftel einer Höhe der X-Koordinatenhebelstange 24, gemes­ sen von einer Position aus, wo die erste Hebelstange 24 a un­ ter Schub durch die X-Koordinatenschubstange 22 steht. Dies bedeutet, daß die X-Koordinatenhebelstange 24 ebenfalls ein Hebelverhältnis von 1 : 5 besitzt. Eine Rückholfeder 39 ist elastisch überbrückend zwischen der oberen Platte 26 und der Y-Koordinatengleitvorrichtung oder Gleitelement 33 angeordnet. Die Überbrückung der Rückholfeder 39 wird erreicht unter Ver­ wendung einer Schraube an der oberen Platte 26 und einer Schraube an dem Y-Koordinatengleitelement 33 und die Rückhol­ feder 39 ist in einer Ausnehmungsnut 30 a an der Basisplatte 30 angebracht. Eine Halteplatte 40 ist einstückig oder integral mit dem Y-Koordinatengleitelement 33 ausgebildet, wobei sie über letzeres hinausragt, und eine Anordnung ist derart getrof­ fen, daß Linearbewegungslager 41 an beiden Seiten der Halte­ platte 40 angeordnet sind. Das Linearbewegungslager 41 ist durch eine große Anzahl von kleinen Kugeln gebildet, die zwi­ schen zwei entgegengesetzt angeordneten Führungsnuten liegen, und zwar in etwa der gleichen Art und Weise, wie dies oben erwähnt wurde. Ein X-Koordinatengleitelement 42 ist gleitend an der Halteplatte 40 derart befestigt, daß es glatt und unge­ stört in Richtung der X-Koordinate gleitet, und zwar mit Hilfe der Linearbewegungslager 41. Das X-Koordinatengleitelement 42 ist mit einem Sackloch 43 ausgestattet, welches eine vorbe­ stimmte Tiefe besitzt und ein Gleitring 36 ist um den Umfang des Sacklochs 43 herum vorgesehen, und zwar in im wesentlichen der gleichen Art und Weise, wie dies oben beschrieben wurde. Die Stahlkugel 38 wird in dem Sackloch 43 aufgenommen. Eine Rückholfeder 44 ist in gleicher Weise überbrückend zwischen dem Y-Koordinatengleitelement 33 und dem X-Koordinatengleit­ element 42 mittels Schrauben angeordnet. Die Rückholfeder 44 ist in einer Ausnehmungsnut 33 a an dem Y-Koordinatengleitele­ ment 34 untergebracht. Das Y-Koordinatengleitelement 42 ist drehbar mit einer Schraubstange 45 ausgestattet, um dieses grob in Richtung der Y-Koordinate zu bewegen oder zu versetzen und an der Schraubstange 45 ist ein Knopf 46 befestigt. Die Schraubstange 45 ist in gewindemäßigem Eingriff mit einer Auf­ nahmegewindehülse 48, die fest an einem Gleitelement 47 befe­ stigt ist, und zwar ist das Gleitelement 47 geeignet, um sich grob in Richtung der X-Koordinate zu bewegen. Das Gleitelement 47 ist gleitend an dem Gleitelement 42 derart angeordnet, daß es glatt und ungestört in Richtung der X-Koordinate gleitet, und zwar mit Hilfe von Linearbewegungslagern 49. Ein Ritzel 51 mit einem Knopf 50 zur Grobeinstellung in Richtung der Y-Koor­ dinate ist daran befestigt und wird drehbar am Gleitelement 47 gelagert. Ein Gleitelement 53, geeignet zum groben Gleiten in Richtung der Y-Koordinate, ist gleitend am Gleitelement 47 der­ art befestigt, daß es glatt und ungestört in Richtung der Y-Koordinate gleitet, und zwar mit Hilfe von Linearbewegungs­ lagern 52. Das Gleitelement 53 ist mit einer Zahnstange 54 versehen, und zwar geeignet für einen Eingriff mit dem Ritzel 51, welches drehbar am Gleitelement 47 gelagert ist. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Sonde 57 am Gleitelement 53 befestigt, und zwar über einen Bügel 55 und eine Kugelverbin­ dungsvorrichtung 56. Die Sonde 57 ist mit einer Glaselektrode 58 ausgestattet, die mit Elektrolyt gefüllt ist.

Es sei bemerkt, daß die die Stange 45, die mit einem Aufnahme­ gewinde versehene Hülse 48 und andere Bauteile aufweisende X-Koordinatengrobbetätigungsvorrichtung, wie auch die das Rit­ zel 51, die Zahnstange 54 und weitere Teile aufweisende Y-Ko­ ordinatengrobbetätigungsvorrichtung unter Verwendung bekannter Bauteile aufgebaut ist. Es sei bemerkt, daß die Rückholfeder 39 und 44 zum Verhindern von Spiel bei dem Y-Koordinatengleit­ element 33 und dem X-Koordinatengleitelement 42 dienen.

Als nächstes sei der Betrieb der Vorrichtung, aufgebaut gemäß der vorstehend beschriebenen Art und Weise, beschrieben.

Wenn eine Höhe der Glaselektrode 58 (gesehen in Richtung der Z-Koordinate) bestimmt werden soll, so wird als erstes eine Grobposition dadurch bestimmt, daß man den Grobeinstellknopf 5 für den Vertikalbetätigungsmechanismus dreht und eine genaue Position wird dann durch Drehen des Feineinstellknopfes 6 be­ stimmt. Die Zahnrad- oder Getriebeverhältnisse sind derart vorgesehen, daß der bewegliche Teil 10 vertikal um einen Ab­ stand von ungefähr 2 mm bewegt oder versetzt wird, und zwar infolge des Eingriffs des Ritzels 7 mit der Zahnstange 14 dann, wenn der Knopf 5 um eine Drehung verdreht wird, wobei eine Vertikalversetzung oder -bewegung um einen Abstand von ungefähr 20 Mikron erfolgt, wenn der Knopf 6 um eine Verdre­ hung verdreht wird. Bezüglich der Grobeinstellung in Richtung der Y-Koordinate sei bemerkt, daß das Y-Koordinatengrobein­ stell- oder -betätigungsgleitelement 53 grob in Richtung der Y-Richtung durch Drehung des Y-Koordinateneinstellknopfes 50 derart versetzt wird, daß eine Position der Glaselektrode 58, gesehen in Richtung der Y-Koordinate, annähernd bestimmt wird, durch die Grobeinstellung des Gleitelements 53 in Richtung der Y-Koordinate, und zwar infolge des Eingriffs des Ritzels 51 mit der Zahnstange 54. Bezüglich der Grobeinstellung in Rich­ tung der X-Koordinate sei bemerkt, daß das Gleitelement 47 grob in Richtung der X-Koordinate durch den gewindemäßigen Eingriff der Schraubstange 45 mit der Hülse 48 derart versetzt wird, daß eine Position der Glaselektrode 45, gesehen in Rich­ tung der X-Koordinate, annähernd bestimmt wird. Als nächstes wird, wenn die Glaselektrode 58 fein in Richtung der Y-Koordi­ nate versetzt oder eingestellt werden soll, der Y-Koordinaten­ einstellknopf 15 verdreht. Dies bewirkt, daß die Y-Koordina­ tenschubstange 16 die Y-Koordinatenhebelstange 18, wie in Fig. 3 gezeigt, verschiebt oder einem Schub aussetzt. Sodann wird die Hebelstange 18 veranlaßt, sich um die Schwenkachse des Tragglieds 31 zu verdrehen, und zwar unter Einwirkung einer Schubkraft, wodurch das Y-Koordinatengleitelement 33 entgegen der elastischen Kraft der Rückholfeder 39 verschoben oder einer Schubbewegung ausgesetzt wird. Da ein Hebelverhältnis der Hebelstange 18 auf 1 : 5 eingestellt ist, wird eine Bewe­ gung der Schubbewegung des Gleitelements 33 auf ein Fünftel der Größe der Schubbewegung der Hebelstange 18 reduziert. Dies ermöglicht die Feinbewegung des Gleitelements 33 in Richtung der Y-Koordinate, wodurch eine Position der Glaselektrode 58, gesehen in Richtung der Y-Koordinate, genau bestimmt wird, und zwar in der Größenordnung in der Einheit von Mikrons. Wenn im Gegensatz dazu die Stange 16 in umgekehrter Richtung zurückge­ zogen wird, so wird die Hebelstange 18 nach hinten zusammen mit dem Gleitelement 33 versetzt, und zwar unter Einwirkung der elastischen Kraft der Rückholfeder 39. Wenn die Glaselek­ trode 58 fein in Richtung der X-Koordinate versetzt werden soll, so wird der X-Koordinateneinstellknopf 21 derart ver­ dreht, daß die X-Koordinatenschubstange 22 die X-Koordinaten­ hebelstange 24 unter Druck setzt oder verschiebt. Da ein He­ belverhältnis der Hebelstange 24 in gleicher Weise auf 1 : 5 eingestellt ist, wird das X-Koordinatengleitelement 42 fein in Richtung der X-Koordinate verstellt, und zwar um einen Ab­ stand, der um die gleiche Rate reduziert ist, wie das Hebel­ verhältnis bezüglich eines Abstandes der Drehbewegung der He­ belstange 24. Dies ermöglicht es, daß die Glaselektrode 58 fein in Richtung der X-Koordinate bewegt oder versetzt wird, bis sie genau an der vorbestimmten Position angeordnet ist. Wenn im Gegensatz dazu die Stange 22 in der umgekehrten Rich­ tung zurückgezogen wird, so wird die Hebelstange 24 zusammen mit dem Gleitelement 42 unter der Einwirkung der elastischen Kraft der Rückholfeder 44 zurückgeholt.

Wie oben beschrieben, ist die Glaselektrode 58 an einem vorbe­ stimmten Kanal an der Zellmembran angeordnet, um in Kontakt mit dieser zu kommen, wobei die Sonde 57 eine biologische Elektrizität von der Zelle durch den vorbestimmten Kanal de­ tektiert, und zwar für eine lange Zeitperiode über einen Elek­ trolyt, der in die Glaselektrode 58 eingefüllt ist, und zwar gemäß einem sogenannten patch-Klemmsystem. Die detektierte biologische Elektrizität wird zu einer anderen (nicht gezeig­ ten) Vorrichtung weitergeleitet, um die notwendigen For­ schungsdaten zu erhalten.

Obwohl die vorliegende Erfindung lediglich im Zusammenhang mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, so sei doch bemerkt, daß sie nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Es sind Änderungen im Rahmen der Offenbarung möglich.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Vorrichtung zur Feinbetätigung einer Glaselektrode oder eines ähnlichen Werkzeugs, wobei ein beweglicher Teil vorge­ sehen ist, der dazu geeignet ist, um vertikal mit Hilfe eines Vertikalbetätigungsmechanismus bewegt oder verschoben zu wer­ den. Eine Y-Koordinatengleitvorrichtung ist an dem beweglichen Teil vorgesehen, um in Richtung der Y-Koordinate sich zu bewe­ gen und eine X-Koordinatengleitvorrichtung ist ihrerseits an der Y-Koordinatengleitvorrichtung angeordnet, um in Richtung der X-Koordinate zu gleiten. Eine Y-Koordinatenschubstange ist vorgesehen, und zwar in dem beweglichen Teil, um eine Y-Koor­ dinatenhebelstange zu bewegen, wobei letztere zwischen der Y-Koordinatenschubstange und der Y-Koordinatengleitvorrichtung angeordnet ist, wohingegen eine X-Koordinatenschubstange in gleicher Weise in den beweglichen Teil vorgesehen ist, um eine X-Koordinatenhebelstange, angeordnet zwischen der X-Koordina­ tenschubstange und der Y-Koordinatengleitvorrichtung zu bewe­ gen. Dies ermöglicht die Reduktion eines Hebelverhältnisses auf einen Bruchteil des Verhältnisses. Zwei Rückholfedern sind derart vorgesehen, daß sie gestatten, daß sowohl die Y-Koordi­ natengleitvorrichtung als auch die X-Koordinatengleitvorrich­ tung ihre ursprüngliche Position einnehmen. Eine der Federn ist elastisch überbrückend angeordnet zwischen dem beweglichen Teil und der X-Koordinatengleitvorrichtung und die andere ist elastisch überbrückend zwischen der Y-Koordinatengleitvorrich­ tung und der X-Koordinatengleitvorrichtung angeordnet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Feineinstellung einer Glaselektrode (58) oder eines ähnlichen Werkzeuges zum Zwecke der Behandlung einer Zelle, gekennzeichnet durch:
einen beweglichen Teil, geeignet zur Vertikalbewegung mit Hilfe eines Vertikalbetätigungsmechanismus einschließlich einer Kombination einer Zahnstange mit einem Ritzel,
ein Y-Koordinatengleitelement (33) , angeordnet an dem be­ weglichen Teil zum freien Gleiten in Vertikalrichtung, ge­ sehen von oben,
ein X-Koordinatengleitelement (42), angeordnet an dem Y-Koordinatengleitelement zum freien Gleiten in seitlicher oder lateraler Richtung relativ zur Bewegungsrichtung des Y-Koordinatengleitelements, wobei das X-Koordinatengleit­ element als eine Ausgangsseite dient,
eine Y-Koordinatenschubstange (22) und eine X-Koordinaten­ schubstange, angeordnet in dem beweglichen Teil zur Vor­ wärts- und Rückwärtsbewegung durch deren Knopf,
eine Y-Koordinatenhebelstange (18) und eine X-Koordinaten­ hebelstange (24), angeordnet zwischen dem Y-Koordinaten­ gleitelement und der Y-Koordinatenschubstange und auch zwischen dem X-Koordinatengleitelement und der X-Koordina­ tenschubstange, um sicherzustellen, daß ein Hebelverhält­ nis auf Bruchteile des Verhältnisses reduziert wird, und
vorzugsweise zwei Rückholfedern, von denen eine elastisch überbrückend zwischen dem beweglichen Teil und dem Y-Koor­ dinatengleitelement angeordnet ist, während die anderen elastisch überbrückend zwischen dem Y-Koordinatengleitele­ ment und dem X-Koordinatengleitelement angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Y-Koordinatengleitelement (33) gleitend an einer obe­ ren Platte (26) mit Hilfe von Linearbewegungslagern (29) angeordnet ist und ein Sackloch (34) aufweist, mit einer bestimmten Tiefe zur Aufnahme einer Stahlkugel (32) an einer Y-Koordinatenhebelstange (18), wobei ferner ein Loch (35) vorgesehen ist, durch welches die Y-Koordinatenhebel­ stange (24) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die X-Koordinatenhebelstange (24) aus einer er­ sten Hebelstange (24 a) und einer zweiten Hebelstange (24 c) aufgebaut ist, und zwar verbunden über eine Verbindungs­ stange (24 b) und eine zweite Stange (24 c).

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückholfeder (39) zwischen einer oberen Platte (26) und dem Y-Koordina­ tengleitelement (33) angeordnet ist, und zwar unter Ver­ wendung einer Schraube an der oberen Platte (26) und an dem Y-Koordinatengleitelement (33).

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (40) integral mit dem Y-Koordinatengleitelement (33) vor­ gesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearlager (z. B. 41) eine große Anzahl von kleinen Rollen zwischen zwei entgegengesetzt angeordneten Führungsnuten aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das X-Koordinaten­ gleitelement (42) gleitend an der Halteplatte (40) ange­ ordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das X-Koordinaten­ gleitelement (42) mit einem Sackloch (43) ausgestattet ist, und zwar mit einer vorbestimmten Tiefe, wobei ferner ein Gleitring (36) um den Umfang des Sacklochs (43) herum vorgesehen ist und in dem Sackloch (43) eine Stahlkugel (38) aufgenommen wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (44) über­ brückend zwischen dem Y-Koordinatengleitelement (33) und dem X-Koordinatenelement (42) mittels Schrauben angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitelemente mit Zahnstangen ausgestattet sind, die mit Ritzeln in Ein­ griff stehen.