JP4524002B2 - 顕微鏡観察試料操作用モジュラー・マニピュレーション・システム - Google Patents
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Description
本出願は、共存出願であり同一出願人である「顕微鏡観察試料操作用マニピュレーション・システム(MANUPILATION SYSTEM FOR MANIPULATING A SAMPLE UNDER STUDY WITH A MICROSCOPE)」と題する米国特許出願番号第10/173,542号に関連するものであり、この開示はこの参照により本明細書に組み込まれるものである。
Claims (49)
- 装置であって、
プラットフォームであって、
試料台と、
複数の第1のインターフェイスであって、この複数の第1のインターフェイスのそれぞれは複数のマニピュレータ・モジュールの1つを受け入れ、且つ電気的に通信するように構成されるものであり、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは前記試料台上に配置された試料を操作するように構成されているものであり、この複数の第1のインターフェイスのそれぞれは、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを前記プラットフォームの少なくとも1つの電気トレースに電気的に結合するための少なくとも1つの電気的コネクタと、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを前記プラットフォームに機械的に結合するための少なくとも1つの機械的コネクタとを含むものである、前記複数の第1のインターフェイスと
を有するプラットフォームと、
前記プラットフォームと顕微鏡の内部とを結合するように構成された第2のインターフェイスであって、この第2のインターフェイスは、前記プラットフォームと前記顕微鏡の内部とを取外し自在に結合するように構成されているものである、前記第2のインターフェイスと
を有する装置。 - 請求項1記載の装置において、前記第2のインターフェイス及び前記プラットフォームは直接結合されるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記顕微鏡は光学顕微鏡を含むものである。
- 請求項1記載の装置において、前記顕微鏡は電子顕微鏡を含むものである。
- 請求項1記載の装置において、前記顕微鏡は走査電子顕微鏡(SEM)を含むものである。
- 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記顕微鏡を有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数の第1のインターフェイスの対応する1つを少なくとも部分的に介して前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つと接続する制御システムを有し、前記制御システムは、前記複数の第1のインターフェイスの対応する1つを少なくとも部分的に介して、指令信号と前記複数のマニピュレータ・モジュールとを電気的に通信するように構成されているものである。 - 請求項1記載の装置において、
前記複数の第1のインターフェイスの少なくとも1つは、少なくとも1つの第1の電気接点を含み、
前記複数の第1のインターフェイスの少なくとも1つに対応する前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つは、前記少なくとも1つの第1の電気接点に対応する少なくとも1つの第2の電気接点を含むものであり、
前記複数の第1のインターフェイスの少なくとも1つが前記複数のマニピュレータ・モジュールの対応する1つを受け入れるときに、前記少なくとも1つの第2の電気接点は、前記少なくとも1つの第1の電気接点に電気的に接触するように構成されているものである。 - 請求項1記載の装置において、
前記プラットフォームは複数の第1の導電性トレースを含み、
前記複数の第1のインターフェイスはそれぞれ、複数の第2の導電性トレースの少なくとも1つを含み、
前記複数のマニピュレータ・モジュールはそれぞれ、複数の第3の導電性トレースの少なくとも1つを含み、
前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、
前記複数の第1の導電性トレースの少なくとも1つと、
前記複数の第2の導電性トレースの少なくとも1つと、
前記複数の第3の導電性トレースの少なくとも1つと
により集合的に前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれと接続する制御システムにより制御されるものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの特性を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの特性を検出し、対応する信号を制御システムに通信するように構成されたセンサーを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールが前記複数の第1のインターフェイスの1つに受け入れられるとき、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つの特性を検出するように構成された制御システムとセンサーとを有し、前記複数の第1のインターフェイスの1つは、前記複数のインターフェイスの1つにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを少なくとも部分的に受け入れることにより前記制御システムを前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つに接続するように構成され、前記制御システムは監視することにより、リアルタイムで検出された特性に適応するように構成されているものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
制御システムであって、
指令信号を前記複数のマニピュレータ・モジュールと電気的に通信し、
前記顕微鏡の結像システムと協動して、指令信号によりリアルタイムの物体認識及び位置識別を行うように構成されている制御システムを有するものである。 - 請求項1の装置において、前記第2のインターフェイスであって、
前記プラットフォームは、前記第2のインターフェイスが前記プラットフォームと前記顕微鏡の内部とを結合するとき、前記顕微鏡の試料チェンバー内部に本質的に閉じ込められ、
前記プラットフォームは、前記プラットフォームが前記顕微鏡の内部から取り外されるとき、前記試料チェンバーから取り除かれるように、
前記プラットフォームと前記顕微鏡の内部とを取外し自在に結合するように
前記第2のインターフェイスは構成されているものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つは前記試料を同時に操作するように構成されているものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタと前記試料を操作するためにこのエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、導電性プローブと前記導電性プローブに動作を与えるように構成された駆動機構とを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、フォース・プローブと前記フォース・プローブに動作を与えるように構成された駆動機構とを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタと前記試料を少なくとも2次元で操作するために前記エンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタと前記試料を少なくとも3次元で操作するために前記エンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれの前記駆動機構は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの他の前記駆動機構のそれぞれと独立して操作するように構成されているものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は、前記エンドエフェクタに粗い動作を与えるように構成されたアクチュエータを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は30ナノメートルの精度で前記エンドエフェクタに粗い動作を与えるように構成されたアクチュエータを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は少なくとも2ミリメートルに亘る移動範囲内で前記エンドエフェクタに粗い動作を与えるように構成されたアクチュエータを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は前記エンドエフェクタに粗い動作を与えるように構成されたアクチュエータを有し、
前記アクチュエータは、リニア・ステッパー・マイクロアクチュエータ、スティック・スリップ圧電性マイクロアクチュエータ、超音波圧電性アクチュエータ、及びインチワーム圧電性マイクロアクチュエータから成る群から選択されるマイクロアクチュエータを含むものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は、
前記エンドエフェクタに粗い動作を与えるように構成された第1のアクチュエータと、
前記エンドエフェクタに精密な動作を与えるように構成された第2のアクチュエータと
を有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は少なくともナノメートルスケールの精度で前記エンドエフェクタに精密な動作を与えるように構成されたアクチュエータを有するものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、前記駆動機構は前記エンドエフェクタに精密な動作を与えるように構成されたアクチュエータを有し、
このアクチュエータは、圧電チューブ、圧電性スタック、圧電性バイモルフマイクロアクチュエータ、及び圧電性プレートから成る群から選択されるものである。 - 請求項1記載の装置であって、この装置は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールを有し、前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれは、エンドエフェクタとエンドエフェクタに動作を与えるように構成された駆動機構とを有し、この駆動機構は前記エンドエフェクタに精密な動作を与えるように構成されたアクチュエータを有し、このアクチュエータは四電極圧電チューブを有するものである。 - 試料をプラットフォームに配置する工程であって、前記プラットフォームは、
前記試料を操作するように構成された複数のマニピュレータ・モジュールと、
前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを受け入れ、且つ電気的に通信するように個々に構成された複数のインターフェイスと
を有し、且つ、顕微鏡の内部と取外し自在に結合されるものであり、前記複数のインターフェイスのそれぞれは、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを前記プラットフォームの少なくとも1つの電気トレースに電気的に結合するための少なくとも1つの電気的コネクタと、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つを前記プラットフォームに機械的に結合するための少なくとも1つの機械的コネクタとを含むものである、前記試料をプラットフォームに配置する工程と、
前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程と
を有する方法。 - 請求項31記載の方法において、前記複数のマニピュレータ・モジュールの1つは、前記試料を同時に操作するように構成されているものである。
- 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォーム上に前記試料を配置する前に、前記プラットフォームを顕微鏡に当接する工程を有し、それにより前記試料が前記プラットフォーム上に前記試料配置後、前記顕微鏡により結像することが可能となるものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォーム上に前記試料を配置する前に、前記プラットフォームを電子顕微鏡に当接する工程を有し、それにより前記試料が前記プラットフォーム上に前記試料配置後、前記電子顕微鏡により結像することが可能となるものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォーム上に前記試料を配置する前に、前記プラットフォームを電子顕微鏡の内部に当接する工程を有し、それにより前記試料が前記プラットフォーム上に前記試料配置後、前記電子顕微鏡により結像することが可能となるものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォーム上に前記試料を配置した後、前記プラットフォームを電子顕微鏡に当接する工程を有し、それにより前記試料は前記電子顕微鏡により結像されるものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォーム上に前記試料を配置した後に、前記プラットフォームを電子顕微鏡の内部に当接する工程を有し、それにより前記試料は前記電子顕微鏡により結像されるものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォームを前記電子顕微鏡の試料チェンバー内に挿入する工程を含む、前記プラットフォームを前記電子顕微鏡の内部に当接する工程を有するものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記プラットフォームを電子顕微鏡の試料チェンバー内に挿入する工程を含む前記プラットフォームを前記電子顕微鏡の内部に当接する工程を有し、前記試料を操作する工程は、前記試料を前記電子顕微鏡で結像する間、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程を有するものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれを前記複数のインターフェイスの対応する1つに結合する工程を有するものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれを前記複数のインターフェイスの対応する1つに取外し自在に結合する工程を有するものである。 - 請求項31記載の方法であって、この方法は、さらに、
前記複数のマニピュレータ・モジュールのそれぞれを前記複数のインターフェイスの対応する1つに取外し自在に、電気的に、及び機械的に結合する工程を有するものである。 - 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのエンドエフェクタを操作する工程を含むものである。
- 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのエンドエフェクタを操作する工程を含み、前記駆動機構を駆動させる工程は少なくともナノメートルスケールの精度でアクチュエータを精密に作動する工程を含むものである。
- 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのエンドエフェクタを操作する工程を含み、
前記駆動機構を駆動させる工程は、圧電チューブ、圧電性スタック、圧電性バイモルフマイクロアクチュエータ、及び圧電性プレートから成る群から選択されるアクチュエータを作動させる工程を含むものである。 - 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのエンドエフェクタを操作する工程を含み、前記駆動機構を駆動させる工程は四電極圧電チューブアクチュエータを作動させる工程を含むものである。
- 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのエンドエフェクタを操作する工程を含み、前記駆動機構を駆動させる工程は、第1の精度で第1のアクチュエータを精密に作動させる工程と、前記第1の精度よりも実質的に異なる第2の精度で、第2のアクチュエータを作動させる工程とを有するものである。
- 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つの導電性プローブを操作する工程を含むものである。
- 請求項31記載の方法において、前記試料を前記複数のマニピュレータ・モジュールで操作する工程は、前記複数のマニピュレータ・モジュールの少なくとも1つの駆動機構を駆動させることにより前記複数のマニピュレータ・モジュールの前記少なくとも1つのフォース・プローブを操作する工程を含むものである。
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