SE509017C2 - Mikrodrivanordning - Google Patents

Description

509 017 2 ett fall där det rörliga organet 2 förs åt höger (-), sett en- ligt fig 4, dras först det piezoelektriska/elektrostriktiva elementet 4, som befinner sig i det i fig 4(a) visade utdragna läget, plötsligt ihop, såsom är visat i figt 4(b). När detta har skett rör sig det rörliga organet 2 och tröghetsorganet 3 mot varandra. Såsom är visat i fig 4(c) kommer därefter, när det piezoelektriska/elektrostriktiva elementet 4 dras tillbaka långsamt, såsom är visat i fig 4(c), och sedan plötsligt stop- pas när det återgår till sin ursprungliga längd, kommer det rörliga organet 2 att föras åt höger, såsom är visat i fig 4(e).

Ehuru en driven kropp kan förflyttas (eller vridas) i enlig- het med denna kända teknik krävs betydande uppfinnarverksamhet för att utnyttja denna teknik i ett tillämpningsområde som krä- ver mikrodrivregleringen som är typisk för mikromanöverdon.

I konventionella mikromanöverdon som utför delikata finin- ställningar utnyttjas organ som förlitar sig på hydraultryck, elektromagnetisk kraft eller mekaniska anordningar såsom arbets- drivmekanism för omställning av en fin glasnàl i förhållande till en cell och såsom lägesinställningsanordningar för att ås- tadkomma lägesinställning mellan ett manövrerat föremål och ett miniatyrinstrument för manövrering. Inom teknikens ståndpunkt har därför arbetsdrivmekanismerna och lägesinställningsmekanis- merna för dessa mikromanöverdon betydande storlek.

Vidare styrs den jämförelsevis grova påverkan av arbetsdriv- mekanismen för mikromanöverdonet ,fininställningen av miniatyr- instrumentet för manövrering och arbetet hos lägesinställnings- organet för lägesinställning mellan föremålet och miniatyrin- strumentet individuellt och genom användning av separata drivsystem. Av denna anledning är anordningen inte endast av be- tydande storlek utan också komplicerad till sin utformning.

Dessutom arbetar dessa operationer fortfarande med delar som är beroende av styrning genom mänskligt ingripande, varför de kräver en skicklig operatör för styrning.

Föreliggande uppfinning har tillkommit i syfte att lösa de ovannämnda problemen, och ett första ändamål hos den är att ge upphov till en mikrodrivanordning för i hög grad noggrann styr- ning av en operation genom en kompakt och enkel konstruktion.

Ett andra ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en mikro- drivanordning med vilken läget, riktningen och vinkeln hos ett 509 017 3 föremål eller instrument kan mikrostyras fritt.

I syfte att uppnå de ovannämnda målen är föreliggande uppfin- ning sådan, att ett miniatyrinstrument för manövrering är fäst vid ett rörligt organ som är rörligt uppburet av ett bärorgan som är fäst vid huvuddelen på ett mikromanöverdon, varjämte ett mikrodrivkraftalstrande organ som innefattar ett piezoelekt- riskt/elektrostriktivt element och ett vid elementet fäst trög- hetsorgan är fastsatta vid det rörliga organet. Genom pålägg- ning av ett elektriskt fält på det piezoelektriska/elektrostrik- tiva elementet för omställning av detta drivs det rörliga organet på så sätt att det utför en manövrering.

Det rörliga organet är uppburet på bärorganet som är fäst vid bortänden på en lägesinställningsmekanism för att uppnå lä- gesinställning mellan ett manövrerat föremål och ett miniatyr- instrument för manövrering, och lägesinställning uppnås mellan det manövrerade föremålet och miniatyrinstrumentet för manövre- ring medelst en operation som är likartad den som har beskrivits ovan.

Det rörliga organet kan vridas fritt 360° genom friktion och är uppburet på bärorganet som är fäst vid en arm som kan vrida sig 360° kring sin axel. Genom att man styr rörelsen hos det mi- krodrivkraftalstrande organet kan dettas läge, riktning och vinkel ändras alltefter önskan.

Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig 1 är en sidovy som åskåd- liggör en konventionell anordning för att utföra fininställning, fig 2 är en planvy som åskådliggör den konven- tionella anordningen för att utföra fininställningen, fig 3(a)-(e) och fig 4(a)-(e) är vyer för att beskriva rörelseprin- cipen hos den konventionella anordningen för att utföra fininställning, fig 5 är en perspektivvy av ett mikromanöverdon och åskådliggör en första utföringsform av föreliggande uppfin- ning, fig 6 är en planvy av ett mikromanöverdon och åskådliggör en andra utföringsform av föreliggande uppfinning, fig 7 är en längs linjen A-A i fig 6 tagen sektionerad vy, fig 8 är en längs linjen B-B i fig 6 tagen sektionerad vy, fig 9 är en per- spektivvy av ett mikromanöverdon och åskådliggör en tredje utfö-ringsform av föreliggande uppfinning, fig 10 är en längs linjen C-C i fig 9 tagen sektionerad vy, fig 11 är en perspek- 509 017 4 tivvy av ett mikromanöverdon och åskådligör en fjärde utförings- form av föreliggande uppfinning, fig 12 är en längs linjen D-D i fig 11 tagen sektionerad vy, fig 13 är en perspektivvy av ett mikromanöverdon och åskådliggör en femte utföringsform av före- liggande uppfinning, fig 14 är en längs linjen E-E i fig 13 tagen sektionerad vy, fig 15 är en sidovy av ett mikromanöver- don som åskådliggör en sjätte utföringsform av föreliggande uppfinning, fig 16 är en framifrån tagen vy av mikromanöverdo- net som åskådliggör den sjätte utföringsformen av föreliggande uppfinning, fig 17 är en perspektivvy av ett ledat organ i mik- romanöverdonet som åskådliggör den första utföringsformen av föreliggande uppfinning, fig 18(a) är en sektionerad vy av en ledad del som åskådliggör en första utföringsform av det i fig 17 visade ledade organet, fig 18(b) är en sektionerad vy av en ledad del som åskådliggör en andra utföringsform av det i fig 17 visade ledade organet, fig 19 är en planvy som åskådliggör tillståndet i vilket mikrodrivkraftalstrande organ är fästa vid en arm på det ledade organet enligt fig 17, fig 20 är en per- spektivvy av ett ledat organ hos mikromanöverdonet som àskàd- liggör den andra utföringsformen av föreliggande uppfinning, fig 21 är en planvy som åskådliggör ett exempel på arrangemang- et av mikrodrivkraftalstrare som är fästa vid en arm på det ledade organet enligt fig 20, fig 22 är en vy som schematiskt visar arrangemanget med ett flerledat organ i ett mikromanöver- don enligt föreliggande uppfinning, och fig 23 är en partiell perspektivvy av det i fig 22 visade flerledade organet.

Utföringsformer av föreliggande uppfinning kommer nu att be- skrivas i detalj med hänvisning till ritningarna.

Såsom är visat i fig 5 inkluderar ett mikromanöverdon enligt en första utföringsform av uppfinningen ett bärorgan eller en hållare 11 som är utformad med ett genomlöpande hål i vilket ett rörligt organ 12 är omställbart uppburet via en friktions- yta 15. Det rörliga organet 12 har en bortände, vid vilken ett miniatyrinstrument 13 för manövrering är fritt löstagbart monte- rat medelst ett fäste 16. Ett mikrodrivkraftalstrande organ 14 är placerat på den bakre delen av det rörliga organet 12. Närma- re bestämt är ett tröghetsorgan 14a kopplat till den bakre än- den på det rörliga organet 12 via ett piezoelektriskt/elektro- striktivt element 14b. Friktionsytan 15 är bildad av en metall, 509 017 V 5 ett keramiskt material, harts, gummi eller liknande. Ett elekt- riskt fält påläggs det piezoelektriska/elektrostriktiva ele- mentet 14b i det mikrodrivkraftalstrande organet 14 för omställ- ning av detsamma, varvid det rörliga organet 14 blir utsatt för mikrodrivning genom utnyttjande av denna rörelseenergi, trög- hetsverkan hos tröghetsorganet 14a samt reaktionskraften som verkar på det rörliga organet 12. Såsom följd av detta behand- las ett föremål av miniatyrinstrumentet 13 för manövrering fixerat vid det rörliga organet 12.

Omfattningen av det rörliga organets 12 rörelse styrs genom att man ändrar värdet hos spänningen som påläggs det piezoelek- triska/elektrostriktiva elementet l4b, varigenom såväl en för- hållandevis grov inställning för utförande av en rörelse som en fininställning som är syftet med manövreringen kan uppnås me- delst det enda mikrodrivkraftalstrande organet 14. På detta sätt kan utformningen av det konentionella mikromanöverdonet fö- renklas och göras mera kompakt.

En andra utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskri- vas med hänvisning till fig 6-8.

Såsom är visat i fig 6-8 innefattar ett bärorgan eller en hållare 21 två plattor, den ena ovanför den andra. De båda plat- torna är fjädrande eftergivande hopkopplade medelst fyra bultar 29, vilka är försedda med varsin skruvfjäder 27 som vid sin ena ände hålls fixerad medelst en ställskruv 28. Ett cylindriskt format genomgående hål blir således bildat vid mittpartiet på den hopmonterade hållaren 21, och ett rörligt, cylindriskt or- gan 22 ges plats inom det genomgående hålet. Det rörliga organet 22 har en bortände, vid vilken ett miniatyrinstrument 23 för manövrering är löstagbart fastsättbart medelst ett fäste 30. Det rörliga organet 22 har också en bakre änddel som är för- sedd med ett mikrodrivkraftalstrande organ 24. Ett tröghets- organ 24a är kopplat till den bakre änden på det rörliga orga- net 22 via ett piezoelektriskt/elektrostriktivt element 24b.

I denna utföringsform är de karakteriserande särdragen att längden hos kontaktdelen mellan det rörliga organet 22 och frik- tionsytan 25 har gjorts mindre än längden hos hållaren 21 och att det mikrodrivkraftalstrande organet 24 får plats i hållaren 21 samt att hållaren 21 är uppdelad i övre och nedre hälfter, varvid den övre hälften är försedd med skruvfjädrarna 27 me- P.ans. 8904266-7 _ Ny utskrift av sid. 6 med ändring_enligt slutföreläg- gandet av den 29.7 1998 6 delst vilka friktionskraften kan inställasj En tredje utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskri- vas med hänvisning till fig 9 och 10.

I enlighet med denna utföringsform innefattar ett bärorgan eller en hållare 31 en permanentmagnet, vars övre yta är för- sedd med en friktionsyta 35 som bildar en permanentmagnet med triangulärt spår. Ett rörligt organ 32, som omfattar en magnet- kropp med rektangulär tvärsektion, är placerat på friktionsytan 35. Närmare bestämt hålls det rörliga organet 32 i nära kontakt med friktionsytan 35 medelst en magnetisk attraktionskraft och bärs upp av hållaren 31. Det rörliga organet 32 har en bortän- ide, vid vilken ett miniatyrinstrument 33 för manövrering är löstagbart fixerat medelst ett fäste 36. Det rörliga organet 32 har också en bakre ände som är försedd med ett mikrodrivkraftal- strande organ 34. Ett tröghetsorgan 34a är kopplat till den bakre änden på det rörliga organet 32 via ett piezoelektriskt/ elektrostriktivt element 34b. Såsom följd av drivkraften som àstadkommes av det piezoelektriska/elektrostriktiva elementet 34b bringas det rörliga organet 32 att röra sig genom att undan- röja friktionsytans 35 friktionskraft som alstras av den magne- tiska attraktionskraften.

Denna utföringsform gör det möjligt att framställa en i hög grad förenklad hållare för ett rörligt organ.

Det är också möjligt att antaga ett arrangemang i vilket både det rörliga organet 32 och hållaren 31 är permanentmagne- ter som attraherar varandra.

En fjärde utföringsform av uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till figurerna ll och 12.

I denna utföringsform är den övre ytan på en hållare 41 för- sedd med en friktionsyta 45 som har ett spår i form av en halv- cirkulär cylinder. Ett rörligt organ 42 med cirkulär tvärsek- .tion är placerat på friktionsytan 35. Det rörliga organet 42 hålls fast under kraftinverkan av de fria ändarna hos bladfjäd- rar 46, vilkas baspartier är fästa vid båda sidorna på hålla- rens 41 övre yta medelst fästorgan 47. Det rörliga organet 42 är således fjädrande eftergivande uppburet på hållaren 41. När- mare bestämt är det rörliga organet 42 rörligt uppburet via friktionsytan 45. Det rörliga organet 42 har en bortre ände vid vilken ett miniatyrinstrument 43 för manövrering är löstagbart 509 017 7 fäst via ett fäste 48. Det rörliga organet 42 har också en bak- re ände som är försedd med ett mikrodrivkraftalstrande organ 44. Ett tröghetsorgan 44a är kopplat till det rörliga organets 42 bakre ände via ett piezoelektriskt/elektrostriktivt element 44b. Friktionskraften kan inregleras i beroende av antalet blad- fjädrar 46 som finns och den elastiska kraften hos de egentliga bladfjädrarna 46. Genom att man inställer den elastiska kraften hos bladfjädrarna 46 på lämpligt sätt kan man erhålla en exakt friktionskraft.

Denna utföringsform gör det möjligt att åstadkomma en i hög grad förenklad hållare för ett rörligt organ.

En femte utföringsform av uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till fig 13 och 14.

I denna utföringsform är den övre ytan på ett bärorgan eller en hållare 51 försedd med en friktionsyta 55 med ett spår i form av en triangel. Ett rörligt organ 52, vars nedre yta är ut- formad med ett utsprång med triangulär tvärsektion så att det svarar mot friktionsytan 55, är placerat därpå. En ram 56 är placerad på hållarens 51 övre yta, och ramen 56 uppbär skjut- stänger 58. Skjutstängerna 58 anpressas mot det rörliga orga- nets 52 tre ytor medelst kraften hos skruvfjädrar 57 som är lin- dade på skjutstängerna, varigenom det rörliga organet 52 hålls fast. Det rörliga organet 52 har en fjärrbelägen ände vid vil- ken ett miniatyrinstrument för manövrering är löstagbart fixe- rat medelst ett fäste 59. Det rörliga organet 52 har också en bakre ände som är försedd med ett mikrodrivkraftalstrande organ 54. Ett tröghetsorgan 54a är kopplat till det rörliga organets 52 bakre ände via ett piezoelektriskt/elektrostriktivt element 54b. Friktionskraften kan inställas i beroende av antalet skruv- fjädrar 57 och elasticitetskraften hos de egentliga skruvfjäd- rarna 57.

I de tredje t o m femte utföringsformerna som har beskrivits ovan används således en hållarmekanism för ett rörligt organ med användning av en hållare av öppen typ.

En sjätte utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskri- vas med hänvisning till fig 15 och 16.

Såsom är visat i fig 15 och 16 är en vridbar arm 66 som upp- bär ett rörligt organ 62 förbunden med en ledad arm 68 med fle- ra frihetsgrader, varjämte en skruvfjäder 67 är lindad på 509 017 8 densamma. Den vridbara armen 66 utsätts för vridningsrörelse kring en roterbar axel 71 som hålls av en friktionskraft som ut- nyttjar den eftergivliga kraften hos skruvfjädern 67. Den ledade armen 68 med flera frihetsgrader har en sfärisk kropp 69 placerad vid sin nedre del. Den sfäriska kroppen 69 står i nära kontakt med en bas 61 via en friktionsyta 65 och hålls fast av denna friktionskraft. Såsom är visat i fig 6 t o m 8 omfattar den vridbara armen 66 två plattor, den ena belägen ovanför den andra, varvid plattorna är fjädrande eftergivande hopmonterade medelst skruvfjädrar som är lindade kring bultar 75 och som är ordentligt fixerade vid sin ena ände, varjämte ett cylindriskt format rörligt organ 62 har plats i mittpartiet mellan plattor- na. Såsom är visat i fig 7 och 8 är vidare det rörliga organets 62 bakre ände försedd med ett mikrokraftalstrande organ som in- nefattar ett piezoelektriskt/elektrostriktivt element och ett tröghetsorgan som är kopplat till den bakre änden via det pie- zoelektriska/elektrostriktiva elementet. Dessa komponenter kan få plats i hållaren. 8 Ett mikrodrivkraftalstrande organ 64 är placerat pà den vrid- bara armen 66 och den ledade armen 68 med flera frihetsgrader.

Det mikrodrivkraftalstrande organet 64, som är fäst vid den le- dade armen 68, är placerat vid ett läge som är centrumför- skjutet i förhållande till armens 68 mittaxel.

Genom att man pålägger ett elektriskt fält på ett piezoelek- triskt/elektrostriktivt element 64b hos det mikrodrivkraft- alstrande organet 64 för att åstadkomma rörelse kan man bringa den vridbara armen 66 och den ledade armen 68 med flera frihets- grader att undergà mikrodrivning genom att utnyttja denna rörelseenergi, tröghetsverkan hos tröghetsorganet 64a samt reak- tionskraften eller friktionskraften som verkar på det rörliga organet 62. Såsom följd av detta behandlas ett föremål av minia- tyrinstrumentet 63 för manövrering, vilket är fixerat vid det rörliga organet 62. Detta gör det möjligt att styra lägesin- ställningsoperationen mellan ett föremål och ett miniatyr- instrument 63 för manövrering. Konventionella organ, sàsom en mikropipett, en mikronàl eller en mikrosax, kan användas såsom miniatyrinstrumentet 63 för manövrering.

Mikromanöverdonet enligt föreliggande uppfinning är således mindre och enklare än donet enligt känd teknik och kan därför 509 017 i 9 användas effektivt inom bioteknikområdet för sådana syften som injicering av minimala mängder av ett material i en cell, uttag- ning av en kärna ur en cell eller införing av en kärna i en cell genom användning av ett miniatyrinstrument för manövrering.

Vidare kan lägesinställningsmekanismen enligt föreliggande uppfinning användas såsom drivmekanismen för ett precisionslä- gesinställningsorgan, såsom en arbetshand.

Såsom har beskrivits i detalj ovan ger föreliggande uppfin- ning följande fördelar: (1) Ett mikrokraftalstrande organ som utnyttjar en slagkraft är fäst vid en arbetsdrivmekanism. Såsom följd av detta kan den jämförelsevis grova operationen hos arbetsdrivmekanismen och den fina operationen hos ett miniatyrinstrument för manövrering styras av en enda drivmekanism.

Således kan storleken hos arbetsdrivmekanismen minskas och nämnda mekanism förenklas, varjämte dess arbetsförmåga kan för- bättras. Vidare minskas tillverkningskostnaden för anordningen och ökas tillförlitligheten. (2) Ett mikrodrivkraftalstrande organ som utnyttjar en slagkraft är fäst vid en arbetsdrivmekanism och ett lägesinställningsor- gan för att uppnå lägesinställning mellan ett manövrerat föremål och ett miniatyrinstrument för manövrering. Såsom följd av detta kan styrning av mikromanöverdondrivet utföras helt och hållet genom styrning av spänningen som påläggs det piezoelek- triska/elektrostriktiva elementet.

Således kan mikromanöverdonet minskas i storlek och förenk- las. Vidare minskas tillverkningskostnaden för mikromanöverdo- net och ökas tillförlitligheten. (3) Styrning av storleksordningen nanometer möjliggörs genom drivstyrning och lägesinställningsstyrning som utförs av ett mi- krodrivkraftalstrande organ som utnyttjar en slagkraft. Efter- som detta ger flera frihetsgrader då det gäller arbetsbetingel- ser än vad som är möjligt enligt teknikens ståndpunkt och eli- minerar delar som för sin styrning är beroende av mänskligt in- gripande, såsom krävs inom teknikens ståndpunkt, kan anord- ningen styras på ett enkelt sätt utan att en mycket skicklig operatör behövs. (4) Eftersom drivmekanismen är förenklad kan sådana organ som en vridbar arm eller en pipett kombineras fritt, varjämte ändring- 509 017 10 ar i utformningen är möjliga.

Ett ledat organ hos mikromanöverdonet i enlighet med uppfinn- _ingen kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig 17 t o m 19.

Såsom är visat i fig 17 t o m 19 har en arm 81 rektangulär tvärsektion, varjämte den inkluderar en ledad del 82. Såsom är visat i fig 18(a) omfattar den sistnämnda en sfärisk kropp 83 och ett bärorgan eller en hållare 84 som är utformad med en kon- kav yta 85 som mottar den sfäriska kroppen 83. En fjäder 89 som applicerar en friktionskraft på den sfäriska kroppen 83 är an- ordnad i den ledade delen 82 och pressar den sfäriska kroppen 83 uppåt via ett fjädersäte 90. Fjäderns 89 elasticitetskraft kan inställas fritt medelst en skruv 91. Således kan friktions- kraften för den sfäriska kroppen 83 regleras fritt. Det är möjligt att antaga ett arrangemang i vilket elektromagnetisk kraft eller elektrostatisk kraft används för att styra frik- tionskraften.

Utformningen av den ledade delen 82 är inte begränsad. Så- som är visat i fig 18(b) kan en konisk yta 85' vara bildad i stället för den konkava ytan 85, varjämte den sfäriska kroppen 83 kan ingripa med densamma under bildande av en friktionsyta.

Med andra ord kan den ledade delens 82 utformning vara sådan, att dess friktionsyta ger upphov till friktion över 360° rikt- ning.

Vidare är ett mikrodrivkraftalstrande organ 86 som innefat- tar ett piezoelektriskt/elektristriktivt element 87 (se fig 19) och ett tröghetsorgan 88 fäst horisontellt vid armen 81. Såsom är visat i fig 19 är det mikrodrivkraftalstrande organet 86 fäst vid var och en av de fyra sidoytorna på armen 81 samt an- ordnat i ett läge som är centrumförskjutet i förhållande till armens 81 mittaxel.

Det ledade organets arbetssätt kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig 19.

När ett mikrodrivkraftalstrande organ 86-A först utsätts för rörelse i +-riktningen (se fig 3) och ett mikrodrivkraftalstran- de organ 86-C utsätts för rörelse i samma omfattning i --riktningen (se fig 4) alstrar armen 81 en drivkraft i pilens y riktning, såsom följd av vilken armen 81 bringas att luta i y- 509 017 ll riktningen. När ett mikrodrivkraftalstrande organ 86-B utsätts för rörelse i +-riktningen och ett mikrodrivkraftalstrande or- gan 86-Å utsätts för en lika stor rörelse i --riktningen alst- rar armen 81 en drivkraft i pilens x riktning, såsom följd av vilken armen 81 bringas att luta i x-riktningen.

När därefter vartdera av de mikrodrivkraftalstrande organen 86-A, 86-C utsätts för rörelse i +-riktningen alstrar armen 81 en drivkraft i riktningen för pilen 6 såsom följd av vilken ar- men 81 vrider sig i 6-riktningen. Om vidare vartdera av de mikrodrivkraftalstrande organen 86B, 86-D utsätts för rörelse i +-riktningen kommer samma vridningsrörelse att erhållas.

Det ovanstående är den grundläggande operationen. Armen kan styras så att den får en godtycklig riktning eller svängnings- vinkel helt enkelt genom att man väljer de lägen där de mikro- drivkraftalstrande organen är fästa samt drivkrafterna hos des- sa och de riktningar i vilka dessa krafter pàläggs samt spän- ningarna som pàläggs de piezoelektriska/elektrostriktiva elemen- ten, samt genom att man på lämpligt sätt styr de pàlagda spän- ningsmönstren och de resulterande krafterna.

Dessutom kan omfattningen av armrörelsen styras i storleks- ordningen pm till nanometer genom att man ändrar spänningsmön- stret eller spänningspulstakten hos spänningen som påläggs de piezoelektriska/elektrostriktiva elementen.

I stället för att armen 81 har den rektangulära formen en- ligt den ovan beskrivna utföringsformen kan en arm 92 med tvär- sektionen hos en liksidig triangel användas, såsom är visat i fig 20 och 21, varvid ett mikrodrivkraftalstrande organ 86 är fäst vid var och en av de tre sidoytorna pà armen 92. I detta fall är också de mikrodrivkraftalstrande organen 86 anordnade vid lägen som är centrumförskjutna i förhållande till armens 92 mittaxel.

Såsom är visat i fig 22 och 23 kan det ovan beskrivna ledade organet vara utformat såsom ett flerledat organ som är utvidgat till två steg.

Här är armen 81 uppburen på så sätt att den kan luta och svänga fritt vid en punkt vid den ledade delen 82, varvid ett flertal av de mikrodrivkraftalstrande organen 86 är fästa vid armens 81 fria ände. Såsom följd av detta kan finledad rörelse hos armen 81 åstadkommas kring den ledade delen 82 pà vilken 509 017 12 friktionskraft appliceras. Närmare bestämt är det mikrodrivkraf- talstrande organet 86 fäst vid vardera av de fyra sidorna på armen 81, varjämte spänning i enlighet med en på förhand in- ställd sekvens tillförs fràn drivförstärkaren 93 till de piezoelektriska/elektrostriktiva elementen 87 för att driva des- sa, varigenom armarna 81 blir utsatta för mikrostyrning.

Styrsignaler som matas ut av en dator 95 inträder i drivförstär- karna 93 via D/A-omvandlare 94.

Sàsom följd av detta kan en stor mångfald ledade operationer utföras snabbt och noggrant i ett mikromanöverdon eller liknan- de, varvid arbetsverkningsgraden kan förbättras.

Uppfinningen kan tillämpas för att reglera lutningen hos underlaget för ett prov i ett mikroskop. I ett fall där oriente- ring av en optisk axel skall ändras med hjälp av ett prisma eller en spegel kan dessutom prismat eller spegeln fästas vid en arm så att dess styrning blir i hög grad noggrann.

Eftersom vidare en arm kan drivas helt enkelt genom att man sätter fast ett mikrodrivkraftalstrande organ under utnyttjande av ett piezoelektriskt/elektrostriktivt element vid armen kan den totala storleken hos anordningen minskas. Föreliggande upp- finning är med andra ord särskilt effektiv inom områdena för elektriska instrument, bioteknik och optisk utrustning, vilka kräver större miniatyrisering.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utfö- ringsformerna, utan den kan modifieras på skilda sätt enligt uppfinningstanken inom ramen för patentkraven.

Claims (8)

w P.ans. 8904266~7 13 r- 509 017 PATENTKRAV

1. Mikromanöverdon för mikrobiologisk användning inbegripan- de manövrering i en cell, k ä n n e t e c k n a ta därav, att det innefattar (a) ett stationärt bärorgan med en ränna som bildar en linjär bana som genomlöper en dimension hos nämnda bärorgan, (b) ett rörligt organ som är glidbart anbragt i nämnda linjära bana för glidrörelse i friktionskontakt med nämnda bärorgan, (c) minst ett långsträckt elektrostriktivt/piezoelektriskt element som vid sin ena ände är fixerat vid nämnda rörliga organ och som sträcker sig från nämnda rörliga organ utefter en längdaxel som är paral- lell med nämnda linjära bana, (d) ett tröghetsorgan fäst vid nämn- da elektrostriktiva/piezoelektriska elements ände motsatt nämnda rörliga organ, varvid nämnda tröghetsorgan är uppburet av nämnda elektrostriktiva/piezoelektriska element utan att göra kontakt med nämnda bärorgan, (e) ett miniatyrinstrument för mikromanövrering fixerat vid nämnda rörliga organ, (f) fjäderorgan för att öka friktionskraften mellan nämnda rörliga organ och nämnda bärorgan och för justering av den ökade friktionskraften, (g) organ för att reversibelt mikrodriva nämnda miniatyrinstrument genom påläggning av en spänning på nämnda elektrostriktiva/piezoelektriska element, och (h) organ för att variera nämnda pålagda spänning under åstad- kommande av såväl en grov rörelse för lägesomställning som en fin rörelse för cellmanövrering.

2. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda organ som bildar en linjär bana är ett genom- löpande hål som sträcker sig genom nämnda bärorgan.

3. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda organ som bildar en linjär bana är en ränna som är bildad tvärsöver en yta hos nämnda bärorgan, varvid nämnda ränna har en form som i tvärsektion korresponderar mot en del av nämnda rörliga organ.

4. Mikromanöverdon enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det ytterligare innefattar två av nämnda bärorgan fixe- rade samman med nämnda rännor och vända mot varandra, varvid nämn- da rännor tillsammans bildar ett genomlöpande hål som sträcker sig mellan de sammanfixerade bärorganen.

5. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det ytterligare innefattar en arm som vid sin ena ände är uppburen för lutningsrörelse i en godtycklig riktning, varvid 509 017 14 nämnda bärorgan är monterat på nämnda arm och är anbragt i ett läge på nämnda arm för mikrodrivning av nämnda arm så att den lutar i en given riktning.

6. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det ytterligare innefattar en arm som är uppburen för vridning kring sin axel, varvid nämnda organ är centrumförskjutet monterat på nämnda arm och axeln hos nämnda arm är vinkelrät mot längdaxeln hos nämnda elektrostriktiva/piezoelektriska element, varjämte nämnda arm är mikrodriven för vridning.

7. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda rörliga organ är anordnat att föras längs nämnda bana medelst reaktionskrafter som alstras genom utvidgning eller sammandragning av nämnda elektrostriktiva/piezoelektriska element och som verkar mot friktionskrafter mellan nämnda bärorgan och nämnda rörliga organ.

8. Mikromanöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda miniatyrinstrument är en mikronål för injicering av material i en cell, borttagning av en kärna ur en cell eller införing av en kärna i en cell.