Устройство управления ультразвуковым микроманипулятором
Союз Советскик
Социалистических республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
С 02 В 21/32 с присоединением заявки ле Гвсудврстевннык кюыктет СССР вв делам кзобрвтвнкй в открытей (23) Приоритет Опубликовано 25.11.79 Бюллетень М 43 Дата опубликования описания 27.11 79 (53) УДК 535.823.,9 (088.8) (72) Авторы изобретения Л. В. Кудрявцева и Г. П. Потылицын Институт биологической физики АН СССР (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ М ИКРОМ АНИПУЛЯТОРОМ Настоящее изобретение относится к области приборостроения, к микроскопической, в частности, к микроманипуляторной технике и может найти применение в микрофизиологии, электрофизиологии, микрохирургии и других областях медико 5 биологических исследований. Известные механические, электрические и ультразвуковые манипуляторы имеют ручное управление 1» и (2». Устройство уп1О равления у всех механических микроманипуляторов использует рычаги, пружины, микрометрические винты, приводимые в движение вручную. В электрических микроманипуляторах (g устройство управ15 пения приводом и инструментом включает источник питания с ручным регулированием электрического тока, подаваемого на привод микроинструмента. Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство управления ультразвуковым микроманипулятором j3), которое состоит из источника высокочастотных колебаний с ручным регулированием частоты электрических сигналов, поступак» щих на привод микроинструмента. Недостатком данного устройства управления микроманипулятором является малая точность управления микроманипулятором, что не позволяет воздействовать инстументом на объект с временным интервалом меньшим десятков миллисе.кунд, в результате чего теряется информации о кинетике объекта исследования. Кроме того, отсутствует возможность поворотного позиционирования микроинструмента на данный объект. Белью настоящего изобретения являет ся повышение точности управления микроманипулятором .. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник высокочастотных колебаний и манипулятор, введены канал связи с ЭВМ параллельно соединенным с первым входом генератора времени и входами регистров времени, амплитуды, частоты и 699465 фазы, выход регистра времени последовательно соединен с первым преобразователем код-аналог, вторым входом генератора времени,, с первым входом регулятора усиления и модулятором, регистр амплитуды последовательно соединен через второй преобразователь коданалог со вторым входом регулятора усиления, выход регулятора усиления сое динен с первым входом модулятора, 0 выход регистра фазы соединен с третьим входом генератора времени, выход регистра частоты .последовательно соединен с третьим преобразователем, источником высокочастотных колебаний и со вто- 15 рым входом модулятора, выход которого последовательно соединен с входом микроманипулятора, блоком обработки данных и KBH&IIQM связи с ЭВМ, Источник BbICQ кочастотных колебаний содержит схему вычитании, опорйый и управляемый генератор, при этом выходы обоих генера торов соединены со схемой вычитания. Сущность изобретения поясняется чер25 тежом, где изображена общая схема устройства управления микроманипулятором. Устройство управления содержит: 1канал связи с ЭВМ, 2 - регистр времени 3 — регистр амплитуды, 4 — регистр 30 частоты, 5 — регистр фазы, 6, 7, 8— преобразователи код-аналог, 9 — генератор времени, 10 - источник высокочастотных колебаний, содержащий схему вычитания, опорный,и управляемый генера35 торы, 11 — регулятор усиления, 12— модулятор, 13 - микроманипулятор, 14устройство обработки, 1 5 - предметный столик микроскопа с исследуемым объектом, 40 Устройство работает следующим образом. Для "выполнении заданной операции исследуемый объект помешают на предметном столике микроскопа 1 5. Через канал связи с ЭВМ 1 оператор вызывает программу управления иэ памяти ЭВМ, по которой сигналы с заданной частотой, амплитудой и временным интервалом поступают соответственно на регистры времени 2, амплитуды 3, частоты 4, фазы 5, и затем на преобраэовагели код-аналог 6, 7, 8. Первый преобразователь код-аналог 6 преобразует цифровой код в длительность импульсов и формирует импульс длительностью от 5 мксек до 1 сек. Второй преобразователь код-аналог 7 преобразует код амплитуды в пропорциоыальное напряжение, которое через регулятор усиления 1 1 управляет коэффициентом усиления модулятора 12. Третий преобразователь код-аналог 8 преобразует код частоты в пропорпиональное напряжение, которое управляет частотой источника высокочастотных колебаний 1 0 путем изменения емкости в колебательном контуре. Источник высокочастотных колебаний 10 выделяет частоты в диапазоне от 1 кгц до 1 мгц, которые поступают на модулятор 1.2, где формируется ультразвуковой импульс.с заданной частотой, амплитудой, фазой и временным интервалом. Сформированный импульс с модулятора 12 поступает на привод микроманипулятора 13, который приводит в движение микроинструмент, воздействующий на объект. Данные о результатах приведенной операции в виде напряжения с блока обработки 14 поступают в ЭВМ через канал связи 1. По результатам обработки формируется управляющий сигнал с новыми характеристиками. И так происходит до тех пор, пока не будет достит нуто выполнение заданной операции, которая может представлять собой снитие размеров объектов, поиск объекта в среде, проведение микроопераций с объектом,. таких как сверление, дробление, резание, прокол, Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами позволяет повысить точность управления микроманипулятором на 23 порядка, что дает возможность получить весь спектр данных об исследуемом объекте. При ручном управлении из- за малой точности происходят потери информации и пропуски ее, обусловленные быстрым изменением функционального состоянии объекта. Кроме того, данное устройство о6ес печивает возможность повторного позиционирования микроиструмента1 на исследуемый объект. Усгройство управления делает известный ультразвуковой микроманицулитор универсальным и гибким средством управления, обеспечивая высокую эффективность. Он может принимать решение на основе обратной свизи и изменять режим работы в соответствии с принятым решением. Формула изобретения. 1. Устройство управления ультразвуковым микроманипулитором, включающее 699465 ь образователем код-аналог, источником высокочастотных колебаний и с вторым входом модулятора, выход которого пос1 ледовательно соединен с микроманипулятором, блоком обработки данных и каналом связи с ЭВМ. 2. Устройство управления по и. 1, отличающееся тем,чтоисточник. высокочастотных колебаний содержит схему вычитания, опорный и управляемый генератор, при этом выходы обоих генераторов соединены со схемой вычитания источник высокочастотных колебаний и микроманипулятор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с иелью повышения точ ности управления микроманипулятором,. в него введены канал связи с ЭВМ, параллельно соединенный с первым входом генератора времени и входами регистров времени, амплитуды, частоты и фазы, выход регистра времени последовательно соединен с первым преобразователем код-аналог, вторым входом генератора времени, с первым входом регулятора усиления и модулятором, регистр амплитуды последовательно соединен через. второй преобразователь код-аналог с 15 вторым входом регулятора усиления, выход регулятора усиления соединен с первым входом модулятора, выход регистра фазы соединен с третьим входом генератора времени, выход регистра частоты последовательно соединен с третьим преИсточники информапии, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ж 236201, кл. G 02 В 21/02, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР % 252000, кл. В 25 3 1/00, 1969. 3. Авторское свидетельство СССР % 547708, кл. 8 02 В 21/32, 1977, ЦНИИПИ Заказ 7221/50 Тираж 588 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
