固持装置的制造方法
【专利说明】固持装置
[0001] 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。
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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PiezoXpert?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PiezoXpert?系统一起得到。
[0017] 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F1K，通过该力可实现压入配合连接。
[0018] 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F1#PF2K)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。
[0019] 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