Микроманипулятор Советский патент 1987 года по МПК A61B5/05 B25J7/00 

10

Изобретение относится к приборостроению, а именно к манипуляторам, и может быть использовано для биологических исследований, а также в других отраслях науки и техники, где требуется осуществление точных переменлений.

Цель изобретения - повышение точности контроля перемещения микроинструмента.

На чертеже схематично изображен мик- романинулятор.

Микроманипулятор содержит корпус 1, в котором закреплен пьезопреобразователь 2, выполненный в виде пьезокерамического столба, который через изолирующую муфту 3 соединен с другим пьезопреобразо- вателем 4, выполненным в виде пьезокерамического кольца, пьезокерамическую мемб- 5 рану 5, жестко соединенную через изолирующую муфту 3 с ньезопреобразователем 4, в центре которой закреплен электрод 6, выполненный в виде металлической пластинки, покрытой тонкой анодированной алюминиевой пленкой. С другого конца пьезо- нреобразователя 4 через изолирующую муфту 7, перпендикулярно электроду 6, закреплен другой электрод 8, выполненный в виде металлического заостренного стержня.

20

го напряжения - микроа.мперметр 1 1 - электрод 8 возникает туннельный ток, сила которого экспоненциально зависит от расстояния между концом иглового электрода 8 и поверхностью алюминиевой пленки на полированной пластинке 6. При этом незначительное изменение этого расстояния вызывает значительные изменения туннельного тока.

Для точного наведения микроинструмента 9 подают напряжение от источника питания (не показан) в пьезопреобразователь 4, который, деформируясь, смещает микроинструмент 9. При смепдении микроинструмента 9 меняется расстояние между электродом 8 и электродом 6, тем самым меняется туннельный ток, показываемый микроамперметром 11, щкала которого выполнена, учитывая экспоненциальную зависимость туннельного тока от расстояния между электродами 6 и 8. Таким образом, путем измерения туннельного тока, показываемого микроамперметром 11, можно судить о достоверности перемещения микроинструмента.

Обеспечение достоверности позиционирования, осуществляе.мое с помощью туннельного явления, позволяет повысить точК изолирующей муфте 7 закреплен микро- 25 ность перемец;ения микроинструмента по

сравнению с известным устройством, так как при осуществлении перемещения микроинструмента 9 учитываются и элиминируются случайные явления и нестабильности, которые имеют больщое значение для точности 30 позиционирования микроинструмента.

Формула изобретения Микроманинулятор, включающий корпус.

инструмент 9. Электроды 6 и 8 подключены к источнику 10 постоянного напряжения, при этом последовательно подключен микроамперметр 11. Пьезопрёобразователи 2 и 4 и пьезокерамическая мембрана 5 подключены к источнику напряжения (не показано).

Микроманипулятор работает следующим образом.

Подается напряжение на пьезопреобразователь 2, который, деформируясь, осуществляет грубое паведение микроинстру- 35 два пьезопреобразователя, один из которых мента 9. Величина деформации пьезопреобразователя 2 пропорциональна подаваемому напряжению.

Путем подачи напряжения от источника iO постоянного напряжения создают разность потенциалов между электрода.ми 6 и 8, после чего от источника питания (не показан) подают напряжение на пьезокерамическую мембрану 5 таким образом, чтобы она, дефор.мируясь, приближала полированную пластинку 6 к электроду 8 до погруже- пия конца иглового электрода 8 в окисел алюминиевой пленки, которой покрыта полированная пластинка 6. В цепи: полированная пластинка 6 - источник 10 постоянно40

связан с микроинструментом, а другой закреплен в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности контроля перемещения микроинстру.мента, микро- .манипулятор дополнительно снабжен пьезо- керамической мембраной, установленной на пьезопреобразователе, закрепленно.м в корпусе, электродами, один из которых выпол- пен в виде полированной пластинки, покрытой алюминиевой пленкой, и соединен с пье- 45 зокерамической мембраной, а другой выполнен в виде металлического заостренного стержня и связан с микроинструментом, при этом электродь через токоизмерительный прибор подключены к источнику напряжения.

5

0

го напряжения - микроа.мперметр 1 1 - электрод 8 возникает туннельный ток, сила которого экспоненциально зависит от расстояния между концом иглового электрода 8 и поверхностью алюминиевой пленки на полированной пластинке 6. При этом незначительное изменение этого расстояния вызывает значительные изменения туннельного тока.

Для точного наведения микроинструмента 9 подают напряжение от источника питания (не показан) в пьезопреобразователь 4, который, деформируясь, смещает микроинструмент 9. При смепдении микроинструмента 9 меняется расстояние между электродом 8 и электродом 6, тем самым меняется туннельный ток, показываемый микроамперметром 11, щкала которого выполнена, учитывая экспоненциальную зависимость туннельного тока от расстояния между электродами 6 и 8. Таким образом, путем измерения туннельного тока, показываемого микроамперметром 11, можно судить о достоверности перемещения микроинструмента.

Обеспечение достоверности позиционирования, осуществляе.мое с помощью туннельного явления, позволяет повысить точсравнению с известным устройством, так как при осуществлении перемещения микроинструмента 9 учитываются и элиминируются случайные явления и нестабильности, которые имеют больщое значение для точности позиционирования микроинструмента.

Формула изобретения Микроманинулятор, включающий корпус.

пьезопреобразователя, один из которых

два пьезопреобразователя, один из которых

связан с микроинструментом, а другой закреплен в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности контроля перемещения микроинстру.мента, микро- .манипулятор дополнительно снабжен пьезо- керамической мембраной, установленной на пьезопреобразователе, закрепленно.м в корпусе, электродами, один из которых выпол- пен в виде полированной пластинки, покрытой алюминиевой пленкой, и соединен с пье- зокерамической мембраной, а другой выполнен в виде металлического заостренного стержня и связан с микроинструментом, при этом электродь через токоизмерительный прибор подключены к источнику напряжения.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для осуществления точных перемещений при биологических исследованиях. Цель изобретения - повышение точности контроля перемещения микроинструмента. В корпусе 1 закреплен пьезопреобразователь 2. Г1ьез() мическая мембрана 5 соединена через изо.ш- рующую муфту 3 с пьезопреобразовате;1ем 4. Перпендикулярно электроду 6 закреп.чен электрод 8. В муфте 7 закреплен микроинструмент 9. Электроды 6 и 8 подключены к источнику постоянного напряжения 10. С помощью туннельного явления обеспечивается достоверность позиционирования, что позволяет повысить точность перемещения микроинструмента. 1 ил. NP СО СО ОО