(57)【要約】      （修正有）【課題】構成部分間に容易に形成可能なほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段を実現し、特に片手で操作できる連結装置を提供する。【解決手段】連結装置が、第１部分１１および第２部分１２を有し、これら第１及び第２部分に略Ｔ-形断面を有し、ほぞブロック素子２１を保持すためのキー素子を含む少なくとも１つの保持装置が形成されている。キー溝部、キー素子を含む保持装置およびほぞブロック素子２１の各々が第１部分および第２部分を連結可能なほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段を形成する。保持装置がバネ付勢下にほぞブロック素子を移動軸線と平行にほぞブロック素子を並進させるように構成され、保持装置がほぞブロック素子を並進させるためのガイド装置を有する。【選択図】図１Ａ
0003180991.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
構成部分の連結、特に手動による構成部分の相対位置決めおよび整列、特に極微操作装置の構成部分の連結を目的とし、
第１部分（１１；２０１；２１１ｂ；２１２ｂ；２１３ｂ）および第２部分（１２；２０３′；２０９；２１４）を有し、
これら第１及び第２部分に略Ｔ-形断面を有し、ほぞブロック素子（２１；１０４′）を保持すためのキー素子（２６）を含む少なくとも１つの保持装置（３０、４１、４２、２４、２３、２６、２９ａ、３９ｂ）が形成されており、
少なくとも１つのほぞブロック素子（２１;２０４′）を有し、
キー溝部、キー素子を含む保持装置およびほぞブロック素子の各々が少なくとも１つの第１部分および第２部分を連結可能なほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段を形成する連結装置であって、
保持装置がバネ付勢下にほぞブロック素子を移動軸線Ａと平行にほぞブロック素子を並進させるように構成され、
保持装置がほぞブロック素子を並進させるためのガイド装置（２３、３０、４１）を有することを特徴とする連結装置。
【請求項２】
保持装置がほぞブロック素子をバネ付勢支持するバネ装置（２３）を有し、バネ装置がガイド装置の構成部分であってほぞブロック素子の移動を案内することによって少なくとも移動軸線Ａに対するほぞブロック素子の重力に起因するぐらつきを防止する請求項１に記載の連結装置。
【請求項３】
ほぞブロック素子が少なくとも３点においてバネ装置上に支持され、重力に起因する移動軸線Ａに対するほぞブロック素子のぐらつきを防止する請求項２に記載の連結装置。
【請求項４】
バネ装置（２３）が波形ウォッシャーを含むかまたは波形ウォッシャーから成る請求項２または３に記載の連結装置。
【請求項５】
ほぞブロック素子が、キー溝部の溝に沿って滑動するように形成された、移動軸線Ａと直交する方向に広がるほぞブロック・プレートを有する請求項１〜４の何れか１項に記載の連結装置。
【請求項６】
ほぞブロック・プレートが移動軸線と直交する平面において、各辺を面取り処理された略角形の断面を有し、この面取りされた各辺がキー溝へのほぞブロック挿入を容易にする機能を果たす請求項５に記載の連結装置。
【請求項７】
保持装置が移動軸線Ａを中心とするほぞブロック素子の回動を１５°未満、好ましくは１０°未満、更に好ましくは５°未満の角度δに制約する装置（２９ａ、２９ｂ）をも有する請求項１〜６の何れか１項に記載の連結装置。
【請求項８】
ほぞブロックを含む溝とキーから成る連結手段によって連結される第１部分と第２部分とを互いに固定する固定装置（４１）をも有し、固定装置が特にネジまたは回転ノブとして構成された特にクイック・グリップとして構成された操作素子を有し、ユーザーが操作素子を回転軸を中心に所定の回転角度α１だけ回動させることによって固定することができ、α１を一連の各々好ましい角度範囲（（５°＜＝α1＜＝３６０°）；（５°＜＝α1＜＝２７０°）；（５°＜＝α1＜＝４５°）；（５°＜＝α1＜＝９０°）；（４５°＜＝α1＜＝１３５°）（１３５°＜＝α1＜＝１６５°）；（１４５°＜＝α1＜＝１９５°）；（１６５°＜＝α1＜＝１９５°））から選択される請求項１〜７の何れか１項に記載の連結装置。
【請求項９】
第１部分が少なくとも１つの溝部および/または少なくとも１つの保持装置を有し、第２部分が少なくとも１つの溝部および/または少なくとも１つの保持装置を有する請求項１〜８の何れか１項に記載の連結装置。
【請求項１０】
第１部分および/または第２部分がほぞブロックを含む溝とキーから成る連結手段とは異なる固定装置を有し、これによって少なくとも１つの余分の構成部分を固定する請求項９に記載の連結装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の少なくとも１つの連結装置を含み、操作装置の少なくとも２つの構成部分（Ｋ１、Ｋ２）を手動で相対位置決めおよび整列を行う操作装置、特に極微操作装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は構成部品を手動で連結、特に構成部品を手動で相対位置決めおよび整列、特に極微操作装置の構成部品を連結するための連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような連結装置は実験室において対象物を厳密に定められた相対位置に配置し、その位置で連結するのに使用される。極微操作装置において使用する場合、極微位置決めを行う際には、極めて小さい許容誤差しか許されない。極微操作は例えばマイクロシステムまたはナノシステムおよびその構成素子のような人工的な対象物の操作を目的とする場合がある。特に、生物学的な対象物、例えば、生きている細胞の操作に関わる場合もあり得る。いずれの利用領域においても、例えば毛細管、ゾンデ、電極、解体工具または取付け工具などのような操作用工具の取り付けには高い信頼度が要求される。位置に敏感な作業の流れが円滑に進行するためには、部品の連結をできるだけ簡単にできることが必要である。
【０００３】
このような連結装置は、ユーザーが例えば毛細管ホルダーのような極微操作器具を迅速かつ正確に取り付けねばならない細胞生物学や分子生物学に関わる作業場での利用に特に有用である。このような作業場では例えば細胞質内精子注入（ＩＣＳＩ）や胚盤胞への胚性幹細胞（ＥＳ-細胞）の移入のような方法が実施され、このような方法においては、極微操作装置のうち、使用される構成部分の位置および動きを極めて狭い範囲で正確に制御しなければならない。このような作業場には多くの場合、多様な調整や機能を可能にする数多くの装置とそのモジュールが存在する。更に、顕微鏡に関連および装着される装置はいずれも互いに狭い間隔で置かれている。この作業場に採用されている対策はすべて、ユーザー側の無駄な労力を軽減する一方、このような作業場における能率を高め、生産性もしくは人間工学的能率の向上を目的としている。
【０００４】
極微操作装置の据え付け状況は顕微鏡に応じて極めて多様である。従って、種々の構成部分を必要に応じて容易に相対位置決めおよび相対整列させることができるようにフレキシブルに構成された極微操作装置が必要である。このことと関連して、極微操作装置の構成部分、特に極微操作装置の支持アームを容易にかつ迅速に相互整列させ、連結することができる能率的にかつ容易に操作できる連結装置を装備することが特に望ましい。特に、このような連結装置が片手で確実に操作できることが望ましい。即ち、ユーザーは一方の手で連結装置を操作し、同時に他方の手で、連結すべき構成部分を移動させることができる。極微操作装置を調整する際に、連結装置を利用することによって種々の構成部分を調整し、固定することによって、顕微鏡の光心領域に位置すべき作業領域を決定することができる。
【０００５】
細胞操作を行う際の典型的な操作ステップの一つとして、用具、例えば毛細管ホルダーに保持されている毛細管を、栄養溶液と共に細胞が収納されている容器に向かって、原則として手動で、数センチメートル移動させる。ここで初めて、電気的に制御された極微操作装置を利用して数十ナノメーター程度の精度で毛細管を細胞に接近または到達させる。本考案の連結装置によって極微操作装置をフレキシブルに調整もしくは構成すれば、作用領域における用具の正確なプリセットが可能であり、電気的に制御された極微操作装置に含まれるモーターの動作を、細胞との正確な接触および細胞における所要の作用（狭義の極微操作）に広い範囲で、もしくはむしろ全面的に利用することができる。
【０００６】
狭義の極微操作は、プリセットの段階でユーザーが毛細管などの用具を手動で目標点により近く接近させることができればできるほど、効率的に行うことができる。そのため、ユーザーは顕微鏡で目標点への毛細管の移動を観察し、その際、必要に応じて一方の手で顕微鏡の解像度を変化させたり、焦点整合をおこなったりする。このような状況において、作業の流れを調整するには、片手で保持装置を容易に操作できることが重要である。
【０００７】
この様な多数の部分から成る固定システムにおいて構成部分を整合させ、結合する際にほぞフロックを含む溝とキーから成る連結システムが採用されることが多く、キーが溝に収まったら、被連結部分を溝の長手軸に疎って移動させるだけでよい。ほぞフロックを含む溝とキーから成る連結システムによって正確な位置決めが可能になり、このようなほぞフロックを含む溝とキーから成る連結システムを多数組み合わせることによって構成部分を複数の空間方向に移動させることができる。公知のほぞフロックを含む溝とキーから成る連結システムの問題点は連結の形成が円滑に行われず、特に溝へのキーの挿入が円滑に行われないことにある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案の課題は構成部分間に容易に形成可能なほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段を実現し、特に片手で操作できる連結装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案はこの課題を特に請求項１に記載の連結装置によって解決する。好ましい実施形態を従属請求項に記載した。
【００１０】
構成部分の連結、特に手動による構成部分の相対位置決めおよび整列、特に極微操作装置の構成部分の連結を目的とする本考案の連結装置は、少なくとも１つの第１部分および少なくとも１つの第２部分、これら第１および第２部分に形成されている、略Ｔ字形断面を呈する少なくとも１つのキー溝部分およびほぞブロック素子を保持するための（嵌合素子としての）キー素子を有する少なくとも１つの保持装置、および少なくとも１つのほぞブロック素子を含み、
キー溝部分、（嵌合素子としての）キー素子を含む保持装置およびほぞブロック素子の各々が少なくとも第１部分と第２部分とを連結することのできるほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段を形成するように取り付けられている連結装置であって、保持装置がほぞブロック素子をバネ付勢下に保持し、移動軸線Ａと平行にほぞブロック素子を並進させるように構成されており、保持装置がほぞブロック素子のこのような並進をガイドするガイド装置を有することを特徴とする。従って、移動軸線Ａに対するほぞブロック素子のぐらつき、特に、少なくとも重力作用によるぐらつき、更には、公知の連結装置の手動操作の際に起こるような手動操作に伴う力に起因するぐらつきをも防止することができる。
【００１１】
本考案の好ましい実施形態の１つでは、連結装置が略Ｔ字形の断面を呈するようにキー溝部を形成された第１部分を有するとともに、ほぞブロック素子を保持するためのフェザーキーを有する保持装置およびほぞブロック素子が形成されている第２部分を有する。
【００１２】
本考案の更に他の好ましい実施形態では、連結装置が略Ｔ字形の断面を呈するキー溝部が形成されている第１部分を有し；ほぞブロック素子を保持するための（嵌合素子としての）キー素子を含む第１保持装置とほぞブロック素子を保持するための（嵌合素子としての）キー素子を含む第２保持装置および第２ほぞブロック素子が形成されている第２部分を有し；この好ましい実施形態では、連結装置が略Ｔ-型の断面形状を呈するキー溝部が形成されているもう１つの第１部分を有する。第１部分は第１ほぞブロック素子を介して第２部分と連結され、もう１つの第１部分は第２ほぞブロック素子を介して第２部分と連結される。
【００１３】
ほぞブロック素子のためのガイド装置によって、移動軸線Ａに対するほぞブロック素子の少なくとも重力に起因するぐらつき、特に、これよりも大きい手動操作に伴う力に起因するぐらつきを防止することができる。一方では、ガイド装置およびバネ付勢効果により、ほぞブロック素子が保持装置に対する第１のほぞブロック移動位置、即ち、溝に挿入可能な位置に配置されることが好ましい。これによって、溝へのほぞブロック素子の挿入が極めて容易になる。なぜなら、ユーザーは移動軸線Ａに関連する、また保持装置からほぞブロック素子までの距離に関連する、ほぞブロック素子の位置決めを信頼できるからである。ほぞブロック素子がこの第１の位置にある時、嵌合素子としても作用する保持装置のキー素子の作用下に、第１部分に対する第２部分の位置がキー溝部分の長手方向に変化しても相対的なねじれは防止される。他方、第１位置におけるよりも移動距離の短い保持装置に対する第２位置において、ほぞブロック素子がキー溝部をクランプ結合によって保持装置に固定することにより、第１部分と第２部分とを固定できることが好ましい。特に、保持装置を片手操作できることが可能になる。公知のほぞフロックを含む溝とキーから成る連結手段とは異なり、本考案の連結装置ではほぞブロック素子をキー溝部の溝に挿入するために保持装置から完全に離脱させる必要はなく、従って、本考案はこの挿入を容易にする。更に、本考案では連結装置を解体することなく第１および第２部分を容易に相対位置決めすることができ、これも公知の連結装置を超える利点である。
【００１４】
第１および第２部分を互いに固定する際のクランプ結合は両部分を遊び無しに結合できるように全方向の力とモーメントを吸収するように構成することが好ましい。所定の条件下で固定が緩まないように設定すべき典型的な分離力、ここでは固定力は例えば５０Ｎ（ニュートン）超、好ましくは１００Ｎ超、更に好ましくは２００超である。連結装置または連結される部分を損傷させないためには、Ｆ２が５００Ｎ未満であることが好ましい。固定力は最終的にはユーザーが任意の測定装置で調整し、手動で固定力を決定する。測定装置に如何なる加圧手段が装備されているかにもよるが、所要のおよび/または最大の固定力に手動で設定し、固定を再び解けばよい。効率的かつ人間工学的な作業手順としては、半径方向のねじりモーメントなしに第１および第２部分をもっぱら軸線に沿って手動で相対移動させる一方、両部分を所要の最終位置に、特に、溝−長手軸と平行に軸方向に連続的に変化する最終位置に正確に固定することができる。
【００１５】
連結装置は電気的に作動する構成部分を含まない機械的な装置であることが好ましい。但し、エネルギー供給および/または電気的制御のために電源、特にバッテリーまたは回路装置および/またはケーブル装置を必要とする電気的作用部分を含むことも可能である。
【００１６】
連結装置はコンパクトで、実験室内の物体に配置、特に取り付けるのに適していることが好ましい。実験室の物体は顕微鏡、特に光学顕微鏡であることが好ましい．実験室の物体としては、顕微鏡以外の装置、設備またはマシーンも含まれる。更に、好ましくは実験室ワークベンチや事務机のような机類も含まれる。
【００１７】
連結装置の質量は好ましくは５００ｇ未満、より好ましくは２５０ｇ未満、更に好ましくは１５０ｇ未満、もっと好ましくは１００ｇ未満、極端には５０ｇ未満であることが好ましい。保持装置の容積は好ましくは６００ｃｍ3、より好ましくは３００ｃｍ3、更に好ましくは１５０ｃｍ3であり、この場合、容積は保持装置が完全に占有できる直方体の容積と想定する。このような対策を講ずることによって、連結装置が簡単にかつ効率的に機能し、広い周辺面積を必要とすることなく、特に補助装置として、実験室の一員となることができる。
【００１８】
第１部分および/または第２部分はキー溝部および/または保持装置が可動的にまたは不可動的に取り付けられている構成部分である。キー溝部および/または保持装置または保持装置の一部は第１部分および/または第２部分と一体的に、例えば、鋳造またはフライス加工されたものであってもよい。第１部分および/または第２部分はこれらの第１および/第２部分を顕微鏡における可動装置のサドルや、作業台のような実験室の物体に固定することができる固定手段を有することが好ましい。この固定手段は第１部分および/または第２部分にあって固定機能を果たす一部となり得るものであり、例えば、内面ネジを有する少なくとも１つの空隙または開口を有するか、または第１部分および/第２部分の少なくとも１つの突出部または研削領域を含むことができ、あるいはまた、第１部分および/または第２部分に取り付けられる別設の構造部分、例えば、ネジや凹凸が形成されているボルト、ピンなどであってもよい。
【００１９】
第１部分は少なくとも１つのキー溝部および/または少なくとも１つの保持装置を有することが好ましく、第２部分は少なくとも１つのキー溝部および/または少なくとも１つの保持装置を有することが好ましい。第１部分および/または第２部分は特別な場合として、１つ以上の、好ましくは２つまたは３つのキー溝部を有することができる。更にまた、第１部分および/または第２部分は特別な場合として、１つ以上の、好ましくは２つまたは３つのキー溝部を有することができる。第１部分および/または第２部分は少なくとも１つの、または１つだけのキー溝部と、少なくとも１つの、または１つだけの保持装置を有することも可能で有り、好ましい。第１部分および/または第２部分は連結部材とキー溝部および/または保持装置の双方を各々２つ以上有することも可能であり、キー溝の長手軸と各々に対応するほぞブロック素子の長手軸が所定の角度を形成するように相対角度を調整するか、または角度調整装置によって任意の角度に調整できることが好ましい。所定角度は９０°が好ましい．方形を呈する第１部分または第２部分は各々の長手軸が互いに垂直な関係にある２つの連結部分を有するように形成することができる。その場合、両長手軸が交差する場合と交差しない場合とが考えられる。特別な場合として、両長手軸が互いに斜行するように形成することもできる。この様に形成することによって、想定されるあらゆる連結−、整列−位置決めに必要なフレキシビリティが確保される。
【００２０】
少なくとも１つの余分な構成部材を固定するためには、第１部分および/または第２部分はほぞブロックを含む溝とキーから成る連結手段とは異なる固定装置を有することが好ましい。この固定装置は力および/または形状による連結を行うものであり、例えば、ネジ固定またはスナップ連結などが含まれる。保持装置はその一部または全部が第１部分および/または第２部分と一体化形成されているか、または好ましくは第１および/または第２部分と連結されている別設の構成部分を含む。
【００２１】
保持装置はほぞブロック素子をバネ付勢下に支持するバネ装置を含むことが好ましく、このバネ装置はガイド装置の一部を構成し、ほぞブロック素子の移動を案内することによって、移動軸線Ａに対する少なくとも重力の作用下に生ずるほぞブロック素子のぐらつきを防止する。保持装置は、バネ装置がこれに当接するように構成するのが好ましい。保持装置とほぞブロック素子との間に配置され、特にクランプされた状態にあるバネ装置は保持装置の支持部に対するほぞブロック素子のぐらつきを防止および/または少なくとも軽減することができる。
【００２２】
バネ装置はほぞブロック素子を、少なくとも保持装置に対するほぞブロック素子の自由度を制約する位置に保持する。保持装置はバネ装置を支持する支持部、好ましくは制止面を有することが好ましい．バネ装置は、ほぞブロック素子が少なくとも３つの点においてバネ装置と当接することによって、重力に起因する移動軸線Ａに対するほぞブロック素子のぐらつきを防止するように構成することが好ましい。制止面は平坦で、しかも移動軸線Ａに対して垂直であることが好ましい。
【００２３】
保持装置は、連結素子を移動軸線Ａと平行に案内することができるガイド・チャンネルを有することが好ましい。ガイド・チャンネルは溝または開口の形態を取ることができ、いずれの場合も、中空円筒形を呈することが好ましい。連結素子はほぞブロック素子を保持装置と連結する機能を果たす。連結素子として、ピンまたはボルト、特にネジを利用することができる。
【００２４】
バネ装置は、保持装置から距離を置いた第１位置に、所要の確度でぐらつきを防止するのに適した力定数を有し、少なくとも部分的に線形の力−距離−特性曲線を有するように構成すればよい。可能な力定数は１０Ｎ/ｍｍ〜１００Ｎ/ｍｍ、好ましくは２０Ｎ/ｍｍ〜７５Ｎ/ｍｍ、より好ましくは２５Ｎ/ｍｍ〜６０Ｎ/ｍｍである。
【００２５】
バネ装置は波形ウォッシャーを有するか、または１つまたは２つ以上の波形ウォッシャーから成ることが好ましい。波形ウォッシャーはディスク状の構成部分、特にリング状、特に円環状の構成部分である。この構成部分は長手方向に波打つ領域を有する。波形ウォッシャーは多くの場合、平板材料または丸棒から製造される巻き付けまたは押し抜き加工によって製造される弾性部品である。波形ウォッシャーの長所は占有スペースが小さいことである。典型的には、ディスク・バネの典型的な力定数と螺旋バネのそれとの間の中間的な力定数を有する。波形ウォッシャーはそのヒステリシスが比較的小さく、安定的な構造という基本的な課題に照らして有利である。製造に適した材料は多い。円環状の波形ウォッシャーは特に溶接で閉ざしてもよく、オーバーラップ部分を含んでいてもよく、閉ざされていなくてもよく、互いに逆向きのまたは平行する波山を有するものでもよく、波打ち領域において軸方向に重なる多数の層を含むものあってもよい。現時点では、本考案の好ましい実施形態において、例えば、平坦な制止面上に最少限３つの支持点を含む平坦な支持面を有するという理由から波形ウォッシャーが有利であることが実証されている。上記の理由により、保持装置とほぞブロック素子との間に配置された、特に、クランプされた波形ウォッシャーは保持装置の支持面に対するほぞブロック素子のぐらつきを防止および/または少なくとも軽減することができる。
【００２６】
本考案では、キー溝部が溝−長手軸に対して垂直に、略Ｔ字形の断面を有する。このことはほぞブロック素子を収納するのに好ましい構成である。キー溝部は金属、特に、スチールまたはプラスチックから成るか、またはこのような材料を有することが好ましい。キー溝部は好ましくは少なくとも１つのロック装置を有し、このロック装置は例えば、好ましくはキー溝の一端にねじ穴およびこれと螺合可能なネジボルト素子から成り、これによって、キー溝に挿入されたほぞブロック素子の脱落を防止することができる。
【００２７】
ほぞブロック素子が、キー溝部の溝に沿って摺動するように形成された、ほぞブロック素子が移動軸線Ａと直交する方向に広がるほぞブロック・プレートの形状を有することが好ましい。このようなプレート形状は保持装置に対してほぞブロック素子を安定させるのに極めて有効である。但し、ほぞブロック素子のほぞブロックはプレート状以外の形状、例えば、くさび形または丸みのある断面を呈する形状であってもぐらつき防止効果を発揮することができる。
【００２８】
ほぞブロック・プレートは移動軸線と直交する平面内に各辺を面取り処理した略方形の断面形状を呈し、キー溝へのほぞブロック導入を円滑にする。これにより、キー溝へのほぞブロック素子の導入が容易になり、連結装置の操作が容易になる。
【００２９】
保持装置は、移動軸線Ａを中心に好ましくは１５°未満、より好ましくは１０°未満、更に好ましくは５°未満の僅かな角度δだけ回動できるように移動軸線Ａを中心とするほぞブロック素子の回動を制約する装置をも有することが好ましい。本考案に基づく実験の結果、角度δだけ僅かに回動できるように構成することによってキー溝へのほぞブロック素子の挿入が更に容易になるという意外な所見が得られた。回動角度を小さく制限することが、ユーザーがほぞブロック素子もしくはこれに連結されている第１および/または第２部分をキー溝へ挿入する際、キー溝の入り口におけるユーザー手動によるキー溝へのほぞブロック素子平行位置合わせに伴う不正確さを補正することになるからである。
【００３０】
移動軸線Ａを中心とするほぞブロック素子の回動を制約するこの装置はほぞブロック素子に固定またはこれと一体に形成された第１制止部を含むことが好ましい。この制約装置は好ましくは第１部分および/または第２部分に設けた、または一体に形成された第２制止部をも含む。第１制止部は特に移動軸線と平行に延びるピン-またはボルト素子であることが好ましい。第２制止部は、ほぞブロック素子を保持装置に保持する際に第１制止部が少なくとも一部嵌入する開口または切り欠きであることが好ましい。ほぞブロック素子が僅かな角度δだけ回動しても、第１制止部が第２制止部に当接することによってそれ以上の回動を阻止する。
【００３１】
特に好ましい実施形態において、本考案の連結装置は移動軸線Ａと直交する平面において各辺を面取り処理された略角形の断面形状を有するほぞブロック・プレートを有するとともに、移動軸線Ａを中心とするほぞブロック素子の回動を制約する装置をも有する。これにより、本考案の連結装置は特にキー溝へのほぞブロック素子挿入に関して操作が極めて容易である。
【００３２】
連結装置は上記のように第１および第２部分を第２位置において互いに固定するための固定装置を有することが好ましい。固定装置はユーザーによる固定装置の調整を可能にする操作素子を含むことが好ましく、この操作素子はネジ、特に袋ネジまたは回転ノブ軸心を中心に回転可能なノブであることが好ましい。固定装置を操作することによって第１及び第２部分を互いに離脱させたり圧接（英語のforce-fitに相当）させたりすることができる。
【００３３】
固定装置は固定されている第１状態と解除されている第２状態との間の切り替えに際して、ユーザーが回転軸を中心に操作素子を所定の回転角度α1だけ回動させればよく、α1は各々場合に応じた好ましい一連の角度範囲（（５°＜＝α1＜＝３６０°）；（５°＜＝α1＜＝２７０°）；（５°＜＝α1＜＝４５°）；（５°＜＝α1＜＝９０°）；（４５°＜＝α1＜＝１３５°）（１３５°＜＝α1＜＝１６５°）；（１４５°＜＝α1＜＝１９５°）；（１６５°＜＝α1＜＝１９５°））から選択される。ほぞブロック素子が保持装置から離間している時点で回転ノブの角度を値α1＝０°に合わせた後、操作素子を特に好ましくは７０°＜＝α1＜＝１１０°の範囲で、更に好ましくは約９０°または上記範囲にいずれかの角度だけ操作素子を回動させることによって上記第１部分および第２部分の固定を行うことが好ましい。ユーザーは操作素子を回転、特に半回転以下だけ回転させることによって固定を行うことが好ましく、こうすることで作業の流れを迅速にすることができる。固定装置の第２状態から、ほぞブロック素子が保持装置から離脱可能となる第３状態に切り替えることができるように連結装置を構成することが好ましい。
【００３４】
第１および/または第２部分は好ましくは特に溝の長手方向には位置される溝とキーから成る連結手段のキー素子（嵌合素子しても機能する）を有し、このキー素子は第１および/または第２部分が互いに接触もしくは連結されている状態において溝部の溝に沿って案内される。このキー素子は連結すべき第２および/または第１部分の溝に対して第１および/または第２部分が殆ど回動できないか、または上記角度δの１／２または角度δの１／１０しか回動できないように溝部の溝と適合することが好ましい。このように構成したから、溝に沿ってキー素子を摺動させることによってユーザーは第１及び第２部分を容易に整列させることができる。
【００３５】
本考案は本考案に基づいて構成された多数の連結装置からなり、構成部分の多い装置、特に極微操作装置の多数の構成部分を連結できるシステムにも関わる。
本考案の連結装置は生物学または薬学の分野における、特に生体細胞の操作にも応用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】本考案の１つの実施形態としての連結装置の一部を第１部分及び第２部分が連結されている状態で示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの連結装置を第１部分と第２部分が連結されていない状態で示す図である。
【図２】図１Ａ、１Ｂに示した連結装置の第１部分を別の側面図で示す図である。
【図３】本考案の１つの実施形態としての連結装置の図２に示した第１部分およびその他の部分の断面図である。
【図４】本考案の連結装置が優先的に使用される作業場を示す図である。
【図５】複数の、特に図１Ａ、１Ｂ、２、３に実施形態として示したような複数の連結装置を有する本考案の極微操作装置の実施形態を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００３７】
以下、本考案の連結装置および本考案の極微操作装置の好ましい構成を添付の図面を参照して更に詳細に説明する。実施形態の同様の構成部分には原則として同じ参照符号を付してあり、説明に相違があっても、または前後の説明とは異なる場合があっても、同様の構成部分には原則として同じ参照符号を付してある。
【００３８】
図１Ａは第１部分１１と第２部分１２が連結されている状態で連結装置の一部を示す側面図である。第２部分は構成部分Ｋ１を構成部分Ｋ２（図１Ａ、１Ｂには図示せず）と連結するためのアングル・ジョイントとして形成された連結部分である。第２部分はほぞブロックを保持するための２つの保持装置を有し、２つのほぞブロックを保持するが、図１Ａ、１Ｂでは１つだけ図示してある。第１部分は溝部をも有するプレート素子１１である。プレート素子１１には詳しくは後述する極微操作装置の構成部分のような構成部分Ｋ１が固定されている。図１Ｂは第１部分と第２部分とが連結されていない状態で図１Ａの連結装置を図示している。
【００３９】
図３の分解図に示すように、保持装置３０、４１、４２、２４、２３、２６、２９ａ、２９ｂは連結素子として作用するウォッシャー４２を含むネジ４１を有し、ウォッシャー４２はネジ４１のヘッドと第２部分との間に介在している。ネジ４１は第２ネジ４１′と同様にほぞブロック素子２１を第２部分１２と連結する。連結素子は第１および第２部分を固定するための固定装置と連携し、固定装置の操作素子として機能する。ユーザーは例えば六角穴付き止め雌ネジのような工具によってネジを締めることができる。このためには、ネジを約９０°回動させるだけで充分である。従って、固定装置は速効的な固定装置である。
【００４０】
保持装置はバネ装置として機能する波形ウォッシャー２３をも有する。これは第２部分の平坦な制止面２４およびほぞブロック素子の平坦な制止面２５に支持される。波形ウォッシャーは平坦な制止面との少なくとも３つの支持点を有するから、波形ウォッシャーによってほぞブロック素子２１を移動軸線Ａと直交方向に正確に保持される。波形ウォッシャーはガイド装置としても機能してほぞブロック素子の移動を案内し、重力の影響に起因する−更には手動操作に伴う力に起因するほぞブロック素子の移動軸線Ａに対するぐらつきを防止する。従って、キー溝への手動によるほぞブロック素子挿入の作業が容易になる。
【００４１】
制止部２４は保持装置と連携する第２部分１２の、溝とキーから成るシステムの（嵌合素子としても機能する）キー素子のウェブ２６の側面の一部である。即ち、波形ウォッシャー２３との連結を介してほぞブロック素子２１を保持するからである。ウェブ２６はＴ-形溝部１３の溝１４に沿って第２部分を案内する機能を果たす。ウェブ２６およびほぞブロック素子２１を溝部に挿入してしまえば、まだ固定されていない状態でも、この案内によって、第１部分１１に対して第２部分１２が第１部分１１に対して移動軸線Ａを中心に回動することはない。
【００４２】
第２部分１２は、制止面２４に向かってほぞブロック素子２１が移動軸線Ａと平行に並進するのを案内するガイド装置と連携する溝３０を有する。この溝は略中空円筒形であり、ここでは第１中空円筒形部分３１、第２中空円筒形部分３２および第３中空円筒形部分３３を有し、第２および第３部分３２、３３は移動軸線の方向に見て第１部分３１を挟んだ両側に位置し、各々が第１部分よりも大きい直径を有することが好ましい。ほぞブロック素子２１はプレート状の構成部分であり、その保持装置側の中央に円筒状素子２７が形成されている。円筒状素子２７は（手袋式に）第２中空円筒状部分３２に挿入され、移動軸線Ａと平行にこの部分３２内を移動もしくは摺動することができる。ほぞブロック素子２１が保持装置と連結されている状態では、円筒状素子２７が波形ウォッシャー２３の中心開口部を貫通する。円筒状素子２７は内側螺条を有し、これがネジ４１の外側螺条と螺合することによって第１及び第２部分をネジ止めすることができる。本考案の利点はほぞブロック素子２１をキー溝１３に挿入するためにほぞブロック素子を連結装置１の第２部分１２から取り外さなくてもよいことにある。
【００４３】
波形ウォッシャー２３はほぞブロック素子２１を、図１Ｂに示すようにキー溝部と連結されていない第１の位置、即ち、第２部分１２の保持装置の制止面２４まで第１の距離に保持し、この状態において波形ウォッシャー２３の高さは既に軽く圧縮された第１の位置にある。波形ウォッシャー２３の高さは更に変化し、ほぞブロック素子を第２の位置、即ち、ほぞブロック素子２１がキー溝部と連結し、第１部分が第２部分に固定され、図１Ａに示すように、第２部分の保持装置の制止面２４まで第２の距離に保持すると、波形ウォッシャー２３は更に強く圧縮される。波形ウォッシャー２３は特に第２部分１２の保持装置へのほぞブロック素子２１の密着力に抗して作用し、ネジ４１が緩んでいる状態においてほぞブロック素子２１を把持装置の制止面２４から充分な間隔を取らせることによって溝部１３に沿ったほぞブロック素子２１の移動を容易にし、従って、第１部分１１に対する第２部分の移動を容易にし、溝部１３へのほぞブロック素子２１の容易な挿入をも可能にする。
【００４４】
保持装置は移動軸線Ａを中心周りのほぞブロック素子の回動を制約する装置をも有し、略５°程度の僅かな角度δだけほぞブロック素子の回動を許す。この制約装置はほぞブロック素子の穴２８に打ち込まれて固定されたピン素子２９ａを含み、これが第２部分１２の溝２９ｂと嵌合する。ほぞブロック素子２１が第２部分１２と連結し、ピン２９ａが一部だけ溝内に存在する状態で、移動軸線Ａを中心にほぞブロック素子２１が回動するとピン２９ａと溝２９ｂの内側とが互いに当接する。このような僅かな回動しか許されないから、手動によってキー溝へほぞブロック素子を挿入する作業が更に簡単になる。
【００４５】
ほぞブロック素子２１は移動軸線Ａと直交する略方形の断面を有し、この方形の隅部が好ましくは１ｍｍ〜１５ｍｍ、この実施形態では約８ｍｍの面取り半径を有する。この断面を図２では側面図で示してあり、第１ほぞブロック素子２１が底面図、第２ほぞブロック２２は側面図で示されている。
【００４６】
図４は種々の装置を含む細胞生物学研究室を示す。研究室は顕微鏡１０１、毛細管ホルダー１０６として構成された圧電式のマイクロアクチュエーターとその電気的制御装置１１１、操縦桿を含む操作装置３１およびケーブル装置１２１を介してこれと接続する運動装置１０９を有する極微位置決め装置（１０、３１）を含む。運動装置１０９は極微操作装置の一部である。その毛細管ホルダー１０６は移動自在に支持され、運動装置１０９を駆動することによって高い精度で移動させることができる。例えば図１Ａ、１Ｂの実施形態に関して説明したように連結装置を利用することによって、極微操作装置の構成部分を円滑にかつ正確に手動で相対位置決めし、互いに整列させ、所期の目標位置に固定することができる。これに関しては図５を参照して更に説明する。
【００４７】
運動装置１０９の駆動装置は３つの（図示しない）線形駆動装置を含み、これによって保持装置１０８をデカルト座標系の３つの軸ｘ′、ｙ′、ｚ′に沿って移動可能で有り、ユーザーが意図する位置変動ｘ、ｙ、ｚに応じて操作装置の出力信号によって制御される。操作装置はｘ-ｙ-平面における移動を操縦桿を傾けることによって制御する。操縦桿レバーヘッドの回転輪によって特にｚ-方向にも制御できる。実験室にはこれらのほかに、毛細管への液体注入のためのマイクロポンプや第２操縦桿などのような装置も配備されている。これらの装置は原則として作業台１１０の上に設置されている。テーブルの下にペダル式の制御装置を配置することもできる。
【００４８】
実験室のレイアウトに際して、（保持装置の１例としての）毛細管ホールダー１０６に取り付けられた（用具の１例としての）毛細管１０７が顕微鏡１０１の光心（顕微鏡の視野）に位置するように毛細管１０７の作用空間を決定しなければならない。このためには、本考案の連結装置１を利用して操作装置の構成部分を互いに位置決めし、整列させ、固定することにより、毛細管１０７（または他の用具）が最終的には顕微鏡に正対、即ち、顕微鏡の視野内に来るようにする。このため、ユーザーは一方の手で連結装置１を操作し、他方の手で各々の構成部分を移動させることになる。
【００４９】
この実験室のユーザーは典型的な使用目的、例えば、ＩＣＳＩを実施する場合、細胞の入ったシャーレを−ここでは−倒立姿勢にある顕微鏡１０１の被検体載置台１０２に置き、往復台１０３を利用して手動で操作できる運動装置１０９をシャーレに接近させた後、モーターによる運動装置１０９によって毛細管１０７を保持している毛細管ホルダー１０６を比較的高速で、かつ極めて高い精度でシャーレに接近させ、シャーレ内の栄養培液に浸漬させる。この際、本考案の連結装置により極微操作装置の構成部分を容易に、特に片手で互いに位置決め、整列および固定することができ（手動によるプリセット）、更に、運動装置１０９の機能も毛細管１０７の正確な位置決めに活用される。
【００５０】
手動による予備位置決めは適当な顕微鏡解像度で比較的正確に行うことができる。次いで、ユーザーは顕微鏡で細胞への毛細管浸漬を観察する。キー溝に沿ってほぞブロック素子が正確に軸方向移動することによって、互いに著しく異なる構成部分の並進が正確にキー溝軸線に沿って行われる。
【００５１】
毛細管ホルダー１０６を手動で予備位置決めした後、操縦桿および運動装置１０９によるモーター制御下で正確な位置決めが行われる。ユーザーは片手で顕微鏡の焦点合わせリング１０４を介して毛細管先端と細胞とに焦点を合わせることによって細胞の標的点から毛細管先端までの距離を観察する。細胞に接近した時点で操縦桿を微妙に操作することによって５０ｎｍ〜１５μｍの範囲に微調整する。この利用分野では、作業場所およびその装置、特に保持装置１０８を片手で直感的にかつ容易に操作できるという利点がある。
【００５２】
図５は複数の本考案の連結装置、特に図１Ａ、１Ｂ、２、３の実施形態のアングル・ジョイントとして形成され、図４に示すような実験室に利用できる極微操作装置２００を示す。
【００５３】
極微操作装置２００は保持アーム２０１を有する。これは本考案の第１部分である。第１部分は溝部２０２および溝部２０２′を有する。保持素子２０３′は本考案の第２部分であり、アングル・ジョイントとして形成され、図１Ａ、１Ｂ、２、３の実施形態と同様に構成されたほぞブロック２０４′を含む２つの保持装置を有する。第１保持素子２０３′と同様の第２保持素子２０３はこれによって保持される運動装置２１１、２１２、２１３に覆われて見えない。保持アーム２０１は顕微鏡の被検体載置台に取り付けられている。保持アーム２０１の中央凹部２０５を挟んでその両側には、例えば２つの運動装置のような構造を２つの保持素子２０３′、２０３に取り付けることができる。運動装置は用具、特に毛細管２０７を毛細管ホルダー２０６および保持装置２０９と共に極微位置決めする機能を果たす。運動装置は３つの主要構成部分、即ち、ｚ-方向に移動させるためのモーター・ユニット２１１、ｙ-方向に移動させるためのモーター・ユニット２１２、およびｘ-方向に移動させるためのモーター・ユニット２１３を有する。各々のモーター・ユニット２１１、２１２、２１３は溝部２１１ｃ、２１２ｃ、２１３ｃを有する第１プレート部分２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、および溝部２１１ｃ′、２１２ｃ′、２１３ｃ′を有してプレート部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａに対して線形に移動するように構成された第２プレート部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂを含む。第１プレート部２１１ａ、２１２ａと第２プレート部２１１ｂ、２１２ｂとの間には、図１Ａ、１Ｂ、２、３の実施形態に示すように、各々連結素子としてアングル・ジョイント１２が設けられている。第１プレート部２１３ａと第２プレート部２１２ｂの間には回転自在な連結素子２１４が設けられており、これによって、モーター・ユニット２１３をこれに固定されている構成部分と共にｚ-軸を中心に手動で回転させることができる。第２プレート部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂは各々本考案の第１部分に相当し、アングル・ジョイント１２および連結素子２１４は各々本考案の第２部分に相当すると理解されたい。従って、モーター・ユニット２１１、２１２は図１Ａ、１Ｂに「Ｋ１」で示す構成部分に相当する。従って、図５に示す極微操作装置では複数の本考案の連結装置が同時に使用され、構成部分の容易な配置、整列および固定を可能にする連結システムが形成される。
【符号の説明】
【００５４】
１１    第１部分
１２    第２部分
１３    キー溝
１４    溝
２１    第１ほぞブロック素子
２２    第２ほぞブロック
２３    波形ウォッシャー
２４    制止面
２６    ウェブ
２７    円筒状素子
３１    第１中空円筒形部分
３２    第２中空円筒形部分
３３    第３中空円筒形部分
４２    ウォッシャー
１０１    顕微鏡
１０２    被検体載置台
１０３    往復台
１０４    顕微鏡の焦点合わせリング
１０６    毛細管ホルダー
１０７    毛細管
１０８    保持装置
１０９    運動装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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