JPH11264716A - クリノスタット - Google Patents

クリノスタット

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JPH11264716A
JPH11264716A JP6718098A JP6718098A JPH11264716A JP H11264716 A JPH11264716 A JP H11264716A JP 6718098 A JP6718098 A JP 6718098A JP 6718098 A JP6718098 A JP 6718098A JP H11264716 A JPH11264716 A JP H11264716A
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JP
Japan
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rotating
rotation
sample
rotator
rotating body
Prior art date
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Pending
Application number
JP6718098A
Other languages
English (en)
Inventor
Naotaka Komatsu
直隆 小松
Hiroshi Sasaki
拓 佐々木
Chiaki Yasuda
千秋 安田
Kazuhiro Matsui
一浩 松井
Muneo Takaoki
宗夫 高沖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP6718098A priority Critical patent/JPH11264716A/ja
Publication of JPH11264716A publication Critical patent/JPH11264716A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転中の試料を観察できるクリノスタットを提
供すること。 【解決手段】固定されたフレーム3上の第1の回転軸ま
わりに回転可能な第1の回転体1と、この第1の回転体
1に設置され、前記第1の回転軸と直交する第2の回転
軸まわりに回転可能な第2の回転体2と、前記第2の回
転体2内に、前記第1及び第2の回転軸の交点付近に観
察対象が置かれるよう設置された顕微鏡5と、この顕微
鏡5による観察像を検出する画像検出手段(7)と、前
記観察対象を前記顕微鏡5の視野内または焦点距離内に
移動させるために、前記第2の回転体2内に設置された
微動ステージ4と、前記各回転体1,2の回転中または
停止中に前記微動ステージ4を操作可能な操作手段と、
前記各回転体1,2を対応する回転軸回りに任意の角速
度で回転させる駆動手段(1A,2A)と、前記駆動手
段(1A,2A)の回転数を制御する制御手段(8)
と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重力生物学の実験
手段として適用されるクリノスタットに関する。
【0002】
【従来の技術】クリノスタット(クライノスタット)
は、重力生物学の実験手段として百数十年以上前から利
用され、植物の重力屈折などの知識の集積に有効な手段
として認められてきた。宇宙における実験が可能となっ
ている現在においても、地上で疑似的な微小重力環境を
生成する方法として、様々な解析方法と結びつけられな
がら用いられている。宇宙実験を提案し企画する上で、
作業仮説を検証したり解析方法が適切であることを示す
のに、クリノスタットによる実験の実施が要求される。
このような地上実験の実施の有無が、提案の熟成度をは
かる一つの尺度ともなっている。
【0003】従来のクリノスタットは、試料を水平の回
転軸をもつ回転装置に搭載して一定の角速度で回転さ
せ、時間的な平均として疑似的な微小重力環境を与える
という概念によっている。クリノスタット法(クライノ
スタット法)は、近年二つの方向に発展している。一つ
は、培養細胞などを対象とし、微小な試料を高速で回転
することにより、時定数の短い現象についても有効に疑
似的な微小重力を与えることを目指している。3D−ク
リノスタット(3D−クライノスタット)は、直交する
二つの軸の回りに試料を回転させるもので、試料に印加
される重力ベクトルの向きが全立体角を掃引するように
し、微小重力状態をよりよく模擬することとしている。
【0004】重力ベクトルの方向を変化させることによ
り、時間的な平均としての重力の効果を相殺するのがク
リノスタット法の基本原理である。3D−クリノスタッ
トでは二つの軸のまわりに回転することにより、試料に
印加される重力ベクトルの向きがなんら特異的な方向を
とらないことを特徴とする。直交する二つの軸のまわり
の回転により試料に与えられる重力ベクトルの成分は、
次のように回転の行列の積から求めることができる。
【0005】
【数1】 ここでは、二つの軸をx,z軸とし、それぞれの軸まわ
りにβ,α回転したとしている。
【0006】ここで、α/β=mt/nt(m,n;整
数、t;時間)というように、ある整数の比をもつ二つ
の軸の回りの回転角速度を与えると、tc =2πl
(l;mとnの最小公倍数)の周期で、重力ベクトルの
方向は立体角上の同じ軌跡をたどることになる。ある時
間間隔で二つの回転角速度をランダムに変えて運転する
ことにより、重力ベクトルの方向を特異的な軌跡を描か
ずに全立体角を掃引することができる。
【0007】3D−クリノスタットの制御方法は、この
方式に限定されるものではない。全立体角を掃引できる
限り、目標角度をランダムに選び回転し、これを繰り返
していくといった方式もある。
【0008】図2は、従来の3D−クリノスタット(3
D−クライノスタット)の構成を示す図である。この装
置は、固定フレーム3上の回転軸(X軸)まわりに回転
可能な第1の回転体1と、この第1の回転体1の内部に
あって前記回転軸(X軸)と直交する回転軸(Y軸)ま
わりに回転可能な第2の回転体2から構成されている。
【0009】本装置は、第2の回転体2上の二本の回転
軸(X軸,Y軸)が交差する点(回転中心)に観察の対
象となる試料を設置し、その試料に作用する重力ベクト
ルの向きが全立体角を掃引するように二本の軸(X軸,
Y軸)まわりに二つの回転体1,2を回転させるもので
ある。これにより、微小重量状態を模擬する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来のクリノスタットでは、実験において試料の状況を
観察する場合には、いったん各回転体の回転を止め、装
置から試料を取出してから試料を観察する必要があり、
回転中の試料の状況をその場で観察することは不可能で
あった。このため、装置を止めてから実際に試料を観察
するまでに作用する重力の影響を分離することができ
ず、実験の精度に限界があった。本発明の目的は、回転
中の試料を観察できるクリノスタットを提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のクリノスタットは以下の如く
構成されている。 (1)本発明のクリノスタットは、固定されたフレーム
上の第1の回転軸まわりに回転可能な第1の回転体と、
この第1の回転体に設置され、前記第1の回転軸と直交
する第2の回転軸まわりに回転可能な第2の回転体と、
前記第2の回転体内に、前記第1及び第2の回転軸の交
点付近に観察対象が置かれるよう設置された顕微鏡と、
この顕微鏡による観察像を検出する画像検出手段と、前
記観察対象を前記顕微鏡の視野内または焦点距離内に移
動させるために、前記第2の回転体内に設置された微動
ステージと、前記各回転体の回転中または停止中に前記
微動ステージを操作可能な操作手段と、前記各回転体を
対応する回転軸回りに任意の角速度で回転させる駆動手
段と、前記駆動手段の回転数を制御する制御手段と、か
ら構成されている。 (2)本発明のクリノスタットは上記(1)に記載のク
リノスタットであり、かつ前記各回転軸まわりの不釣り
合い荷重を相殺するバランシング手段を備えている。
【0012】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、本
発明の第1の実施の形態に係る3D−クリノスタット
(3D−クライノスタット)の構成を示す図である。図
1において図2と同一な部分には同一符号を付してあ
る。
【0013】図1において、第1の回転体1は電動サー
ボモータ1Aによりフレーム3上の回転軸であるX軸周
りに、また第2の回転体2は電動サーボモータ2Aによ
り第1の回転体1上の回転軸であるY軸周りに、各々回
転可能となっている。第2の回転体2の内部にあって二
つの回転軸(X軸,Y軸)が交差する位置には試料ケー
ス11が設置されており、この試料ケース11は微動ス
テージ4の上に設置されている。試料を二つの回転軸の
交点上(あるいはこの付近)に設置することにより、第
1,第2の回転体1,2の回転に伴い試料ケース11内
の試料に作用する遠心力の影響を軽減する。
【0014】微動ステージ4は、図1の紙面に対して左
右方向、上下方向、及び垂直(前後)方向に移動可能な
3自由度の微動ステージ4A、4B、4Cからなる。こ
の微動ステージ4を外部から操作することにより、試料
ケース11内の試料を第2の回転体2に設置された顕微
鏡5の視野内や焦点距離内に収めることが可能になる。
【0015】すなわち、微動ステージ4は同じく回転体
2上に設置されたドライバモジュール4Dから電源供給
を受けて動作するが、このドライバモジュール4Dに対
する指令は二つの回転体1,2に各々取り付けられたス
リップリング6,6を介して外部に取出され、図示しな
い速度指示器での指示(例えば、オペレータによるジョ
イスティックの操作角)に応じた速度指令電圧を外部か
ら与えることで、回転中においても微動ステージ4の動
作が可能になっている。
【0016】また、顕微鏡5の画像は画像検出器(例え
ば、CCDカメラ)7からカメラユニット7Aを介し
て、電気信号として上記スリップリング6を経て、当該
3Dクリノスタット外部に設置された画像出力装置(例
えば、カラーモニタ)7Bや画像記録装置(例えば、ビ
デオテープレコーダ)7Cに出力あるいは記録される。
【0017】これにより、当該3Dクリノスタットの回
転動作中においても、試料の状況を画像出力装置7Bで
見ながらジョイスティック等の速度指示器(不図示)を
操作して微動ステージ4を動かすことで、顕微鏡5の視
野内の任意箇所の映像を観察することが可能になる。
【0018】電動サーボモータ1A及び2Aに対する速
度指令は、制御コンピュータ8からD/Aボード8Aを
介して電動サーボモータ1A,2Aの回転数を制御する
サーボアンプを内蔵したドライブユニット9に出力され
る。そして前記サーボアンプから電動サーボモータ1
A,2Aに出力される出力電圧は、第1の回転体1を回
転させる電動サーボモータ1Aの場合は直接電機子電圧
として、また第2の回転体2を回転させる電動サーボモ
ータ2Aの場合はスリップリング6を介して、それぞれ
電動サーボモータ1A,2Aに与えられる。これによ
り、制御コンピュータ8からの指令に基づき、任意の回
転数で回転体1及び2を回転させることが可能になる。
【0019】また、当該3Dクリノスタットの外部から
同内部に対する電源供給や信号供給を、スリップリング
6を介して行なうことも可能であり、実験に必要な照明
等の電気機器ユーティリティーの提供も可能である。ま
た、バランシング手段として、第1の回転体1の底板1
Bと第2の回転体2の底板2Bには、各々ネジ穴(不図
示)が同一円周上に数箇所設けられており、必要に応じ
て各回転軸(X軸,Y軸)周りのアンバランス荷重を相
殺するためのバランシングボルト(不図示)を取付けら
れるようになっている。
【0020】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態に係る3Dクリノスタット(3Dクライノスタッ
ト)の構成は、以下の点を除き上記第1の実施の形態に
て図1に示したものと同様である。
【0021】上記第1の実施の形態における画像検出器
7の画像取出し方法を、スリップリング6を使った有線
方式から、図2に示すように画像検出器7に接続された
カメラユニット兼送信機7A′と、画像出力装置7Bと
画像記録装置7Cに接続された受信機7Dとの組合せに
よる無線方式に変更する。これにより、画像検出器7で
検出された画像を示す信号がカメラユニット兼送信機7
A′から受信機7Dへ無線で送信され、画像出力装置7
Bや画像記録装置7Cに出力あるいは記録される。その
他の構成は上記第1の実施の形態と同じであるため、説
明を省略する。
【0022】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。 (実施の形態のまとめ)実施の形態に示された構成及び
作用効果をまとめると次の通りである。
【0023】実施の形態に示されたクリノスタットは、
固定されたフレーム3上の第1の回転軸(X軸)まわり
に回転可能な第1の回転体1と、この第1の回転体1上
に設置され、前記第1の回転軸と直交する第2の回転軸
(Y軸)まわりに回転可能な第2の回転体2と、前記第
2の回転体2内にあって、前記第1及び第2の回転体
1,2の回転に伴う遠心力が作用せぬよう、これら二つ
の回転軸の交点(回転中心)付近に観察対象(試料)を
納めた試料ケース11が設置されるように設置された顕
微鏡5と、この顕微鏡5の観察像を検出するための画像
検出器(例えば、ビデオカメラやディジタルスチルカメ
ラ)7と、前記各回転体1,2の外部に備えられた画像
出力装置(例えばカラーモニタ)7Bや画像記録装置
(例えばビデオテープレコーダやビデオキャプチャーボ
ードを備えたパーソナルコンピュータなど)7Cに対し
て、前記画像検出器7で得られる画像出力を取出すため
の手段(例えば、有線で取出す場合はスリップリング
6、無線で取出す場合は無線送・受信装置(7A′,7
D))と、前記観察対象を前記顕微鏡5の視野内あるい
は焦点距離内に移動させるために前記第2の回転体2内
に設置された微動ステージ4と、前記二つの回転体1,
2の回転中または停止中に前記各回転体1,2の外部か
ら前記微動ステージ4を操作可能な操作手段と、前記二
つの回転軸各々について各回転軸まわりの不釣り合い荷
重を相殺するためのバランシング手段と、前記二つの回
転体1,2を各々の回転軸回りに任意の角速度で回転さ
せるための電動サーボモータ1A,2Aと、これらサー
ボモータ1A,2Aの回転数を制御するために設置され
た制御コンピュータ8と、を具備している。
【0024】したがって上記クリノスタットによれば、
回転中の試料の状況をその場で観察できるため、試料の
状況を観察する場合にいったん各回転体1,2の回転を
止め当該クリノスタットから試料を取出して観察する必
要がなく、重力の影響もなくなり実験精度が向上する。
また、前記各回転体1,2の回転中に前記各回転体1,
2のバランスを保つことができ、常時安定した状態で観
察を行なえる。
【0025】
【発明の効果】本発明のクリノスタットによれば、回転
中の試料の状況をその場で観察できるため、試料の状況
を観察する場合にいったん各回転体の回転を止め装置か
ら試料を取出して観察する必要がなく、重力の影響もな
くなり実験精度が向上する。本発明のクリノスタットに
よれば、前記各回転体の回転中に前記各回転体のバラン
スを保つことができ、常時安定した状態で観察を行なえ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る3D−クリノスタッ
ト(3D−クライノスタット)の構成を示す図。
【図2】従来例に係る3D−クリノスタット(3D−ク
ライノスタット)の構成を示す図。
【符号の説明】
1…第1の回転体 1A…電動サーボモータ 1B…底板 2…第2の回転体 2A…電動サーボモータ 2B…底板 3…フレーム 4(4A〜4C)…微動ステージ 4D…ドライバモジュール 5…顕微鏡 6…スリップリング 7…画像検出器 7A…カメラユニット 7A′…カメラユニット兼送信機 7B…画像出力装置 7C…画像記録装置 7D…受信機 8…制御コンピュータ 9…ドライブユニット 11…試料ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 一浩 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 高沖 宗夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定されたフレーム上の第1の回転軸まわ
    りに回転可能な第1の回転体と、 この第1の回転体に設置され、前記第1の回転軸と直交
    する第2の回転軸まわりに回転可能な第2の回転体と、 前記第2の回転体内に、前記第1及び第2の回転軸の交
    点付近に観察対象が置かれるよう設置された顕微鏡と、 この顕微鏡による観察像を検出する画像検出手段と、 前記観察対象を前記顕微鏡の視野内または焦点距離内に
    移動させるために、前記第2の回転体内に設置された微
    動ステージと、 前記各回転体の回転中または停止中に前記微動ステージ
    を操作可能な操作手段と、 前記各回転体を対応する回転軸回りに任意の角速度で回
    転させる駆動手段と、 前記駆動手段の回転数を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするクリノスタット。
  2. 【請求項2】前記各回転軸まわりの不釣り合い荷重を相
    殺するバランシング手段を備えたことを特徴とする請求
    項1に記載のクリノスタット
JP6718098A 1998-03-17 1998-03-17 クリノスタット Pending JPH11264716A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6718098A JPH11264716A (ja) 1998-03-17 1998-03-17 クリノスタット

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JP6718098A JPH11264716A (ja) 1998-03-17 1998-03-17 クリノスタット

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JP6718098A Pending JPH11264716A (ja) 1998-03-17 1998-03-17 クリノスタット

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007284006A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 擬似無重力状態生成装置及び制御方法
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Effective date: 20030916