固持裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】固持裝置
[0001] 本發(fā)明涉及一種固持裝置，以用于固持沿著一軸線(xiàn)延伸的物體，具體地，用于固持 顯微操作器的毛細(xì)管夾持器。
[0002] 該固持裝置可在實(shí)驗(yàn)室中使用，以將物體放置到精密地預(yù)確定的或精密地可定義 的位置，并將物體固持到該位置。在微定位設(shè)備或顯微操作器上使用這種固持裝置時(shí)，或當(dāng) 這種固持裝置作為這些設(shè)備的組件使用時(shí)，則在執(zhí)行微定位時(shí)只允許出現(xiàn)最微小的偏差。 顯微操作需要對(duì)人造項(xiàng)目（例如，微系統(tǒng)或納米系統(tǒng)以及它們的組件）進(jìn)行操作。顯微操作 可特別用于生物學(xué)項(xiàng)目的操作，例如，對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行操作。這些應(yīng)用在對(duì)操作工具（例如， 毛細(xì)管、探針或電極等工具）進(jìn)行定位時(shí)都需要高度的可靠性。
[0003] 該固持裝置在細(xì)胞生物學(xué)以及分子生物學(xué)工作站中使用非常有利，在這些工作站 用戶(hù)需要精確定位毛細(xì)管夾持器或沿著軸線(xiàn)延伸的其他物體。在這些工作站，例如，胞內(nèi)質(zhì) 的精子注射（ICSI)以及囊胚中胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）的轉(zhuǎn)移等方法被執(zhí)行，這些方法都需 要在非常有限的空間內(nèi)對(duì)使用的工具的位置和移動(dòng)進(jìn)行精確控制。這些工作站通常擁有一 些設(shè)備和儀器及其模塊，這些可允許進(jìn)行大量的設(shè)置以及具有大量的功能。這些設(shè)備和儀 器大多圍繞顯微鏡被安裝或安裝在顯微鏡上，空間上相互之間非?？拷?。就用戶(hù)而言，在工 作站采取的所有措施應(yīng)增加該工作站的效率、提高生產(chǎn)力以及改善人體工程學(xué)。
[0004] 關(guān)于這一點(diǎn)，特別期望能提供一種高效率且便于操作的固持裝置。特別地，期望該 固持裝置可以通過(guò)使用一只手安全地操作。這樣，可允許用戶(hù)使用一只手操作固持裝置，而 在同時(shí)可使用另一只手操作工作站的其他設(shè)備，例如，顯微鏡。在執(zhí)行細(xì)胞操作時(shí)，典型的 方法包括：開(kāi)始時(shí)在幾厘米范圍內(nèi)將工具（例如，毛細(xì)管夾持器中的毛細(xì)管）移動(dòng)至靠近容 器的一位置，通常地，該操作是人工完成的，其中，細(xì)胞位于容器的營(yíng)養(yǎng)液中。直到那時(shí)，通 過(guò)電顯微操作器，毛細(xì)管以數(shù)十毫微米的精度被引導(dǎo)至細(xì)胞和/或被推進(jìn)細(xì)胞中。在本發(fā) 明中，可以發(fā)現(xiàn)在許多情況下該方法可以被更有效地執(zhí)行，用戶(hù)可以將毛細(xì)管手動(dòng)地移動(dòng) 以更靠近目標(biāo)位置。這樣做時(shí)，用戶(hù)在顯微鏡下可對(duì)毛細(xì)管相對(duì)于目標(biāo)位置的移動(dòng)進(jìn)行觀(guān) 察，當(dāng)有需要時(shí)，可使用一只手改變顯微鏡的分辨率或調(diào)整其焦點(diǎn)。在這種情況下，為了協(xié) 調(diào)工作順序，固持裝置的舒適操作非常重要。
[0005] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一可用的固持裝置，通過(guò)該固持裝置，沿著軸線(xiàn)延伸 的物體可被可靠地固持，且該固持裝置便于操作。
[0006] 本發(fā)明具體可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的固持裝置解決該問(wèn)題。優(yōu)選實(shí)施例為從屬權(quán) 利要求中的具體保護(hù)主題。
[0007] 本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)在于可容易地對(duì)設(shè)置在固持裝置上第一結(jié)構(gòu)中的物體進(jìn)行移動(dòng)。 這是因?yàn)榫o固機(jī)構(gòu)是以下述方式被設(shè)計(jì)：在第一結(jié)構(gòu)中，當(dāng)物體沒(méi)有被用戶(hù)移動(dòng)時(shí)，物體通 過(guò)第一力首先被固持在實(shí)際位置中，之后，在該位置的物體可以被位于軸向平行方向的用 戶(hù)移動(dòng)，而不會(huì)影響承載組件的位置。通過(guò)在被固持在第一結(jié)構(gòu)中的物體的移動(dòng)過(guò)程中維 持軸向平行方向，由于在移動(dòng)后，用戶(hù)不需要在垂直于軸承軸心線(xiàn)方向上重新調(diào)整物體，因 此，可獲得高生產(chǎn)率。這樣，尤其是可使用一只手對(duì)固持裝置進(jìn)行操作。
[0008] 而且，物體可以被容易地固定在期望的目標(biāo)位置。另外，用戶(hù)可可選地設(shè)置緊固機(jī) 構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方式，可以對(duì)固持裝置進(jìn)行可靠、舒適地操作。在這種 方式中，可實(shí)現(xiàn)高效的、符合人機(jī)工程學(xué)的工作順序。首先，可只沿著毛細(xì)管夾持器的軸線(xiàn)， 通過(guò)人手對(duì)毛細(xì)管夾持器進(jìn)行手動(dòng)移動(dòng)，而不需要在徑向施加扭動(dòng)力。其次，毛細(xì)管夾持器 可被固定在期望的結(jié)束位置，特別是在持續(xù)徑向的精確可變結(jié)束位置被固定。
[0009] 該固持裝置優(yōu)選地為不包括電操作組件的機(jī)械裝置。這樣，該固持裝置可靈活地 被使用。盡管如此，該固持裝置還是可以具有電操作組件，此時(shí)，則需要提供電源，具體如電 池或電源組，和/或用于提供電源和/或提供電控制的電纜機(jī)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選地，該固持裝置很緊湊，適合布置，特別是適合安裝在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上。優(yōu)選地， 該實(shí)驗(yàn)室設(shè)備為一顯微鏡，特別是光學(xué)顯微鏡。優(yōu)選地，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和固持裝置之間提供 用于該固持裝置的一緊固裝置和/或支撐裝置，例如，一移動(dòng)裝置，固持裝置可移動(dòng)地安裝 在該移動(dòng)裝置上。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備還可以為其他實(shí)驗(yàn)室電器、實(shí)驗(yàn)室儀器或?qū)嶒?yàn)室機(jī)器。實(shí)驗(yàn) 室設(shè)備還可以為一長(zhǎng)臺(tái)，優(yōu)選地，為一實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)或工作桌。
[0011] 優(yōu)選地，該固持裝置的重量少于500克，優(yōu)選地，少于250克，優(yōu)選地，少于150克， 優(yōu)選地，少于100克。優(yōu)選地，該固持裝置的體積少于600cm3,優(yōu)選地，少于300cm3,優(yōu)選地， 少于150cm3,其中，該體積被假設(shè)為該固持裝置完全占據(jù)的最小的立方體。通過(guò)這些措施， 該固持裝置可容易、高效地被操作，特別是作為實(shí)驗(yàn)室工作站的一輔助機(jī)構(gòu)裝配到工作站 環(huán)境中時(shí)，不需要占據(jù)太多空間。
[0012] 主體為一組件，而承載組件可移動(dòng)地或不可移動(dòng)地緊固在主體上。承載組件也可 以與主體設(shè)計(jì)成一整體，例如，由一整體鑄造或銑削而成的組件。優(yōu)選地，該主體具有一緊 固裝置，通過(guò)該緊固裝置，該主體可被緊固在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上，例如，緊固在一移動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑 座上。該緊固裝置可以為主體的一部分，用于緊固目的。該緊固裝置可具有至少一（例如， 具有內(nèi)螺紋）凹槽或開(kāi)口、主體的至少一凸出部或粗糙區(qū)域，或者該緊固裝置也可作為安 裝在主體上的獨(dú)立組件，例如，帶有螺紋的螺栓、銷(xiāo)、樞軸等。
[0013] 優(yōu)選地，該主體具有支撐組件，承載組件被緊固在該支撐組件上，以圍繞至少一軸 線(xiàn)R可轉(zhuǎn)動(dòng)，優(yōu)選地，可圍繞一軸線(xiàn)精確地轉(zhuǎn)動(dòng)。該主體可具有一調(diào)整機(jī)構(gòu)，以用于調(diào)整支 撐組件和承載組件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸R的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，該調(diào)整機(jī)構(gòu)具有一軸組件，例如，樞 軸或螺栓，通過(guò)該軸組件，支撐組件和轉(zhuǎn)動(dòng)組件圍繞該軸組件的軸線(xiàn)R可轉(zhuǎn)動(dòng)。該調(diào)整機(jī)構(gòu) 還可以具有一固定機(jī)構(gòu)，具體為一夾緊機(jī)構(gòu)，這樣，優(yōu)選地，相對(duì)支撐組件轉(zhuǎn)動(dòng)的承載組件 可被固定在期望的持續(xù)可變的相對(duì)位置上，且可以被再次釋放?？蛇x地，另一固定機(jī)構(gòu)可以 被提供，以用于定義轉(zhuǎn)動(dòng)角度。優(yōu)選地，該固定機(jī)構(gòu)具有促動(dòng)組件，例如，轉(zhuǎn)動(dòng)輪，通過(guò)該轉(zhuǎn) 動(dòng)輪，用戶(hù)可實(shí)現(xiàn)固定/釋放。另外或可選地，角度調(diào)整器也可以被提供，通過(guò)該角度調(diào)整 器，至少一轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以被改變，具體地，可被機(jī)械或機(jī)電地改變。該角度調(diào)整器可包括具 有（例如）齒輪、摩擦輪或皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一機(jī)械部。
[0014] 沿著一軸線(xiàn)延伸的、可由固持裝置固持的物體具體可以為一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的長(zhǎng)條形物 體，在垂直地遠(yuǎn)離軸線(xiàn)的至少一個(gè)方向上，優(yōu)選地，在所有方向上，也被稱(chēng)為徑向方向上，該 物體具有比軸線(xiàn)方向上更小的長(zhǎng)度S，其中，長(zhǎng)度S具體可以為直徑S=D或圓周長(zhǎng)度S= a，該長(zhǎng)度垂直于軸線(xiàn)A，且不與軸線(xiàn)A相交。優(yōu)選地，L>c*D，其中，例如，c可以為位于2至 10范圍內(nèi)的數(shù)字。在軸向方向的至少一些區(qū)域，或幾乎沿著物體的整個(gè)長(zhǎng)度，優(yōu)選地，物體 具有垂直于軸線(xiàn)的恒定橫截面。至少在該物體被固持部分，或優(yōu)選地，沿著物體長(zhǎng)度L的大 部分，該物體的形狀優(yōu)選地為圓柱形，具體為一中空心圓柱體。盡管如此，該物體也可以具 有其他形狀的橫截面，例如，矩形、正方形、多邊形或橢圓形。
[0015] 該物體的形狀幾乎不能變化，例如，由金屬或塑料制成的物體，或該物體的形狀也 可以變化，例如，由彈性材料制成的物體。
[0016] 優(yōu)選地，該物體為工具架，具體為金屬或塑料制成的毛細(xì)管夾持器，該物體的一端 具有緊固部，以用于在軸向方向緊固一工具，具體用于緊固毛細(xì)管，和/或其另一端可具有 一連接部，以與一管子連接。優(yōu)選地，工具架為顯微操作器，該操作器設(shè)計(jì)用于例如通過(guò)包 括一壓電組件對(duì)工具進(jìn)行移動(dòng)。優(yōu)選地，該顯微操作器為PiezoXpert?促動(dòng)器，該促動(dòng)器可 與德國(guó)漢堡艾本德股份公司在市場(chǎng)上售賣(mài)的PiezoXpert?系統(tǒng)一起得到。
[0017] 該緊固機(jī)構(gòu)以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，可由用戶(hù)可選地在至少第一或第二結(jié)構(gòu)中設(shè) 置，其中，在緊固機(jī)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)中，通過(guò)壓入配合，物體在軸向平行方向被緊固在承載組 件上，這樣，通過(guò)與軸線(xiàn)平行的第一力F1，物體在軸向平行方向被固持在承載組件上，其中， 當(dāng)?shù)谝涣1被克服時(shí)，物體在該軸向平行方向可移動(dòng)，特別是通過(guò)用戶(hù)的手進(jìn)行移動(dòng)。平 行于軸線(xiàn)的第一力F1對(duì)應(yīng)于起步阻力，這是為了釋放壓入配合連接，用戶(hù)必須施加的力。 在這里，該力對(duì)應(yīng)于靜態(tài)摩擦力F1K，通過(guò)該力可實(shí)現(xiàn)壓入配合連接。
[0018] 壓入配合指的是法向力被施加在相互待連接的表面上，這樣，只要由靜摩擦實(shí)現(xiàn) 的反作用力（在這里為F1#PF2K)沒(méi)有被超過(guò)，兩表面的相互移動(dòng)可被阻止。術(shù)語(yǔ)壓入配 合用作術(shù)語(yǔ)摩擦配合的同義詞。在示出的情形中，優(yōu)選地，通過(guò)摩擦依附的表面為物體和承 載組件的表面，具體為物體和壓力組件的表面。
[0019] 在緊固機(jī)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)中，物體在軸向平行方向被固定在承載組件上。優(yōu)選地，這 可以通過(guò)壓入配合連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，通過(guò)平行于軸線(xiàn)的第二力，物體被固持在軸向平行方 向，該第二力大于第一力，在第二力時(shí)，緊固的物體不能通過(guò)特別是用戶(hù)的手在軸向平行方 向進(jìn)行移