Устройство управления ультразвуковым микроманипулятором

Союз СоветскикСоциалистическихРесетублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл, Э 02 В 21/32 с присоединением заявки И Гвсудврстевннвк кюыктет СССР вв делам кзобрвтвнкй в открытей(72) Авторы изобретения Л. В, Кудрявцева и Г. П. Потылицын Институт биологической физики АН СССР(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ М ИКРОМ АНИПУЛЯТОРОМНастоящее изобретение относится к области приборостроения, к микроскопической, в частности, к микроманипуляторной технике и может найти применение в микрофизиологии, электрофизиологии, микрохирургии и других областях медико5 биологических исследований.Известные механические, электрические и ультразвуковые манипуляторы имеют ручное управление 1 и 2. Устройство уп 10 равления у всех механических микроманипуляторов использует рычаги, пружины, микрометрические винты, приводимые в движение вручную. В электрических микроманипуляторах23 устройство управ 15 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 Я, которое состоит из источника высокочастотных колебаний с ручным регулированиемчастоты электрических сигналов, поступакщих на привод микроинструмента.Недостатком данного устройства управления микроманипулятором являетсямалая точность управления микроманипулятором, что не позволяет воздействовать инстументом на объект с временныминтервалом меньшим десятков миллисе.кунд, в результате чего теряется информация о кинетике объекта исследования.Кроме того, отсутствует возможностьповоротного позиционирования микроинструмента на данный объект,Белью настоящего изобретения является повышение точности управления микроманипулятором.Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство, содержащееисточник высокочастотных колебаний иманипулятор, введены канал связи сЭВМ параллельно соединенным с первымвходом генератора времени и входамирегистров времени, амплитуды, частоты ифазы, 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 регулятораусиления, выход регулятора усиления соединен с первым входом модулятора, 10выход регистра фазы соединен с третьимвходом генератора времени, выход регистра частоты.последовательно соединенс третьим преобразователем, источникомвысокочастотных колебаний и со вторым входом модулятора, выход которогопоследовательно соединен с входом микроманипулятора, блоком обработки данныхи каналом связи с ЭВМ, Источник выСокочастотных колебаний содержит схемувычитания, опорйый и управляемый генератор, при этом выходы обоих генера.торов соединены со схемой вычитания.Сущность изобретения поясняется чер 25тежом, где изображена общая схема устройства управления микроманипулятором.Устройство управления содержит; 1 канал связи с ЭВМ, 2 - регистр времени 3 - регистр амплитуды, 4 - регистр30частоты, 5 - регистр фазы, 6, 7, 8 -преобразователи код-аналог, 9 - генератор времени, 10 - источник высокочастотных колебаний, содержащий схему вычитания, опорный,и управляемый генера 35торы, 11 регулятор усиления, 12 -модулятор, 13 - микроманипулятор, 14 устройство обработки, 1 5 - предметныйстолик микроскопа с исследуемым объектом,40Устройство работает следующим образом.Для Ъиполнения заданной операпииисследуемый объект помешают на предметном столике микроскопа 1 5. Черезканал связи с ЭВМ 1 оператор вызываетпрограмму управления иэ памяти ЭВМ,по которой сигналы с заданной частотой,амплитудой и временным интерваломпоступают соответственно на регистрывремени 2, амплитуды 3, частоты 4,фазы 5, и затем на преобразователикод-аналог 6, 7, 8,Первый преобразователь код-аналог6 преобразует цифровой код в длительность импульсов и формирует импульсдлительностью от 5 мксек до 1 сек.Второй преобразователь код-аналог 7преобразует код амплитуды в пропорциоыальное напряжение, которое через регулятор усиления 1 1 управляет коэффициентом усиления модулятора 1 2. Третийпреобразователь код-аналог 8 преобразуеткод частоты в пропорциональное напряжение, которое управляет частотой источника высокочастотных колебаний 1 0путем изменения емкости в колебательном контуре.Источник высокочастотных колебаний10 выделяет частоты в диапазоне от1 кгц до 1 мгц, которые поступают намодулятор 12, где формируется ультразвуковой импульс.с заданной частотой,амплитудой, фазой и временным интервалом. Сформированный импульс с модулятора 12 поступает на привод микроманипулатора 13, который приводит в движение микроинструмент, воздействующий наобъект. Данные о результатах приведеннойоперации в виде напряжения с блокаобработки 14 поступают в ЭВМ черезканал связи 1, По результатам обработки формируется управляющий сигнал сновыми характеристиками, И так происходит до тех пор, пока не будет достигнуто выполнение заданной операции, которая может представлять собой снятиеразмеров объектов, поиск объекта в сре-де, проведение микроопераций с объектом, таких как сверление, дробление,резание, прокол,Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами позволяет повысить точностьуправления микроманипулатором на 23 порядка, что дает возможность получить весь спектр данных об исследуемомобъекте. При ручном управлении из-аамалой точности происходят потери информации и,пропуски ее, обусловленныебыстрым изменением функциональногосостоянии объекта.Кроме того, данное устройство обепечивает возможность повторного позиционирования микроиструмента на исследуемый объект.Устройство управления делает известный ультразвуковой микроманинулаторуниверсальным и гибким средством управления, обеспечивая высокую эффективность, Он может принимать решениена основе обратной свизи и изменятьрежим работы в соответствии с принатым Решением.Формула изобретения,1. Устройство управления ультразвуковым микроманипулятором, включающее699465 ьобразователем код-аналог, источникомвысокочастотных колебаний и с вторымвходом модулятора, выход которого последовательно соединен с микроманипулятором, блоком обработки данных и каналомсвязи с ЭВМ,2. Устройство управления по и, 1,отличающееся тем,чтоисточник. высокочастотных колебаний содержит схему вычитания, опорный и управляемый генератор, при этом выходы обоихгенераторов соединены со схемой вычитания. источник высокочастотных колебаний и микроманипулятор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 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 преобразовати 1 ь код-аналог с35 вторым входом регулятора усиления, выход регулятора усиления соединен с первым входом модулятора, выход регистра фазы соединен с третьим входом генератора временивыход регистра частоты последовательно соединен с третьим преИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ио 236201, кл, Я 02 В 21/02, 1967,2. Авторское свидетельство СССР