專利名稱：具有可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)范圍的動(dòng)圈式致動(dòng)器的制作方法
具有可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)范圍的動(dòng)圈式致動(dòng)器
背景技術(shù)：
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)用于諸如核酸或蛋白質(zhì)等生物種的微陣 列，并用于其中在排列于空間陣列中的大量單獨(dú)位點(diǎn)處執(zhí)行超快速的照明、觀
察和/或檢測的任意類型的過程或分析。特別地，本發(fā)明涉及動(dòng)圈式致動(dòng)器，并 且其尤其關(guān)心這種致動(dòng)器作為移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用。
2. 現(xiàn)有技術(shù)的描述
微陣列是其上執(zhí)行化學(xué)或生化實(shí)驗(yàn)的位點(diǎn)的二維陣列，每個(gè)位點(diǎn)通常都具 有微觀尺寸，采用獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，并且在每個(gè)位點(diǎn)上通常具有不同的分子類型。 這些陣列形成于各種襯底上，其中包括載玻片、微量滴定板和薄膜。微陣列的 最廣泛用途之一是在結(jié)合實(shí)驗(yàn)中用于辨認(rèn)或表征未知生物種，或者分析樣品以 確定該樣品在何處包含具有某種結(jié)合親和力的種類。微陣列中的各個(gè)位點(diǎn)的大 小、數(shù)量和間隔可以取決于單個(gè)種類的特性以及要執(zhí)行的過程而顯著變化。這
些位點(diǎn)可以是標(biāo)準(zhǔn)微量滴定板內(nèi)的阱，該標(biāo)準(zhǔn)微量滴定板具有位于12X8的陣 列中的96個(gè)阱，各個(gè)阱之間具有9mm的間隔。在另一極端，微陣列可以形成 于僅具有25mm寬度的單片載玻片上，并可將位點(diǎn)通過自動(dòng)化微印刷技術(shù)印刷 到該載玻片上。通過這種方式，可以將多達(dá)10,000個(gè)基因印刷到一片載玻片上。 對微陣列中的實(shí)驗(yàn)過程的監(jiān)控以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測通常包括通過令各 個(gè)位點(diǎn)暴露于入射輻射來激勵(lì)，接著或同時(shí)，對響應(yīng)于該激勵(lì)從位點(diǎn)發(fā)射出的 輻射進(jìn)行檢測和測量。這些功能通常是由具有通常配備有激光器的掃描頭的光 學(xué)系統(tǒng)來執(zhí)行的。掃描系統(tǒng)通常結(jié)合有動(dòng)圈式致動(dòng)器，以移動(dòng)掃描頭經(jīng)過該陣 列，由于這些致動(dòng)器可以高速運(yùn)行，并且簡單而且制造成本較低，因此可以很 容易地滿足性能要求，并且易于控制。掃描頭是由致動(dòng)器傳送的"有效載荷"， 它可以包括鏡子和透鏡組以及夾持器和支座，或者它可以是具有光學(xué)檢測器的激光器。動(dòng)圈式致動(dòng)器利用公知的洛倫茲力來以高速驅(qū)動(dòng)線圈，并使用較高程 度的控制來滿足精度規(guī)范。通常為掃描頭所使用的動(dòng)圈式致動(dòng)器是音圈致動(dòng) 器，它是直接驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)受限設(shè)備，其利用永磁場和電線圈來生成與施加到該 線圈上的電流成正比的力。當(dāng)前使用的音圈致動(dòng)器的示例包括產(chǎn)自美國加利福
尼亞州圣馬可斯市的BEIKimco磁分割(Magenetics Divison)技術(shù)有限公司及 美國加利福尼亞州巴倫西亞市的H2W技術(shù)有限公司的各種產(chǎn)品。有關(guān)音圈致 動(dòng)器的公開內(nèi)容可在專利號為6,894,408、 6,870,285、 6,815,846禾卩6,787,943的
美國專利中找到。
為了實(shí)現(xiàn)高速掃描，運(yùn)動(dòng)部件必須局限于那些低慣性部件，并且這通?？?通過使線圈移動(dòng)并使磁體和磁體外殼固定來實(shí)現(xiàn)。然而，線圈行進(jìn)的長度會(huì)或 者受線圈長度或者受磁體長度的限制。結(jié)果，典型的微陣列掃描儀只能夠掃描 大約l英寸(近似為25mm)的寬度。而無法有效地使用相同的掃描儀來掃描 更寬的陣列，諸如形成于微量滴定板上的陣列。相反，如果要將致動(dòng)器用于掃 描其寬度比針對其設(shè)計(jì)致動(dòng)器的寬度窄的陣列，則要么該線圈要行進(jìn)比掃描該 微陣列需要行進(jìn)的距離更大的距離，要么該系統(tǒng)需要昂貴的傳感器和控制器來 將該線圈的行進(jìn)距離局限于一較小的寬度，同時(shí)還會(huì)增加附加質(zhì)量的負(fù)荷。
發(fā)明概述
本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)的這些及其它限制，這歸功于這樣一種動(dòng)圈式致動(dòng) 器，其中的磁體組是可移動(dòng)的，以便移轉(zhuǎn)線圈的運(yùn)動(dòng)范圍。因此，本發(fā)明所述 致動(dòng)器包括螺線電導(dǎo)體以及磁體組，其中該磁體組的磁極被大到足以容納該螺 線導(dǎo)體并使該導(dǎo)體能以往復(fù)(來回)的方式移動(dòng)的間隙隔開。該線圈被安裝在 一載體上，并被連接到產(chǎn)生通過該線圈的交變方向的電流信號的電源。該磁體 組沿著與線圈的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行進(jìn)路徑相平行的行進(jìn)路徑在兩個(gè)或更多位置間 移動(dòng)。結(jié)果是線圈的掃描范圍能夠被移轉(zhuǎn)等于磁體組的各個(gè)位置間的間隔的距 離。線圈和磁體組是獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的，且兩者都是在另一方保持靜止的時(shí)候工作的。 因此，在各種運(yùn)動(dòng)序列和掃描方案的任一種中，磁體組首先被放置在使線圈能 夠運(yùn)動(dòng)經(jīng)過微陣列的一部分的位置上，然后該線圈可在該部分內(nèi)移動(dòng)。隨后， 該磁體組被移轉(zhuǎn)到對應(yīng)于微陣列的另一個(gè)部分的不同位置，然后令線圈在該部 分內(nèi)移動(dòng)。在一些應(yīng)用中，磁體組的兩個(gè)位置足以覆蓋微陣列的整個(gè)寬度，然而在其它應(yīng)用中可能需要三個(gè)或更多位置。 一般而言，磁體組會(huì)被移轉(zhuǎn)足夠數(shù) 量的次數(shù)，以覆蓋微陣列的整個(gè)寬度。在一些應(yīng)用中，磁體組在占用第二或后 續(xù)位置后，可以返回到其原始位置以便被線圈進(jìn)一步掃描。
因此，通過本發(fā)明的實(shí)踐， 一種動(dòng)圈式致動(dòng)器可以用于或者被編程為用于 掃描具有各種寬度中的任何一寬度的微陣列，從而提供了具有通用性和效率兩 者的掃描系統(tǒng)。通過下面的描述，本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、實(shí)施例、特征和目 的將是顯而易見的。
附圖
簡述
圖la是構(gòu)成本發(fā)明的動(dòng)圈式致動(dòng)器的一部分的磁體組的剖面圖lb是構(gòu)成本發(fā)明的動(dòng)圈式致動(dòng)器的其它部分的線圈和線圈載體的剖面
圖2是圖la和圖lb的裝配后的部件的剖面圖，其中交變電流流經(jīng)線圈以 用于掃描微陣列寬度的第一部分；
圖3a是圖2的單元的剖面圖，其中流經(jīng)線圈的電流被切斷，并且磁體組 移動(dòng)以使其肩部接觸線圈來準(zhǔn)備移動(dòng)到第二位置；
圖3b是前面各附圖中的單元的剖面圖，其中磁體組使得線圈和載體在第 二位置處停止；
圖4是前面各附圖中的單元的剖面圖，其中磁體組位于第二位置，但略微 向回移動(dòng)以使得線圈可在不接觸磁體組的情況下擺動(dòng)； 一交變電流流經(jīng)該線 圈，用于掃描微陣列寬度的第二部分。
圖5是前面各附圖中的單元的剖面圖，其中流經(jīng)線圈的電流被切斷，且磁 體組準(zhǔn)備好返回到圖2所示的位置；
圖6是要由其沿著一個(gè)軸的位置和運(yùn)動(dòng)可以受前面各圖中的單元控制的 掃描頭掃描的二維微陣列的表示。
本發(fā)明及優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述盡管限定本發(fā)明的特征能夠用各種動(dòng)圈式致動(dòng)器設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，但是本發(fā)明 作為整體將通過對一具體實(shí)施例的詳細(xì)審閱而被最好地理解。在附圖中示出了 一個(gè)這樣的實(shí)施例。
圖la和圖lb示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)圈式致動(dòng)器的各個(gè)組件。圖la示出 了在線圈移動(dòng)期間保持靜止的致動(dòng)器的組件以及同樣保持靜止的光學(xué)系統(tǒng)的 相關(guān)聯(lián)組件，而圖lb則示出了線圈本身、線圈載體及附連到該線圈載體的組 件。圖la中的致動(dòng)器組件即是磁體組11的組件，該磁體組本身由磁體12和 極靴13、 14組成，極靴形成間隙15并施加經(jīng)過該間隙的磁通量。每個(gè)極靴都 是由傳導(dǎo)磁通量的材料制成的，其中鐵是這種材料的一個(gè)示例。磁體12和磁 靴13、 14是繞公共軸16旋轉(zhuǎn)的主體，并且圖la所示的視圖是沿著包括該軸 的平面的剖面。也可以使用不同于旋轉(zhuǎn)主體的形狀。間隙15是包圍磁體12和 極靴中的一個(gè)13的環(huán)形空間。
圖lb示出了巻繞在線圈載體22周圍的線圈21。在本實(shí)施例中，線圈21 是由被一低巻繞密度區(qū)域25隔開的兩個(gè)高巻繞密度區(qū)域23、 24組成的復(fù)雜線 圈。高巻繞密度是通過多個(gè)巻繞層來實(shí)現(xiàn)的，而低巻繞密度是通過單個(gè)巻繞層 來實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)高巻繞密度區(qū)域23、 24的寬度與通過令在間隙15開口端附近 的間隙15變窄所形成的磁通量聚磁區(qū)域17的寬度相匹配。這種巻繞密度和磁 通量聚集的安排的功能和優(yōu)點(diǎn)以及相似的安排在其內(nèi)容作為參考合并在此的 申請?zhí)枮?1/265,000、申請日為2005年11月1日、發(fā)明人為Paul J. Patt等、 發(fā)明名稱為"Moving Coil Actuator for Reciprocating Motion With Controlled Force Distribution (用于用受控的分布力來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)圈式致動(dòng)器)" 的共同待審且共同擁有的美國專利申請中公開。載體22是薄壁的，因此也是 輕量的，且其周圍的圓柱體上巻繞有線圈。載體22和線圈21是繞公共軸26 旋轉(zhuǎn)的主體，并且圖lb中示出的視圖是沿著包括該軸的平面的剖面圖。兩個(gè) 高巻繞密度區(qū)域23、 24沿著該軸被隔開。
間隙15 (圖la)的寬度足以容納線圈21和線圈載體22，并在磁體組內(nèi) 形成有一空穴18，且該空穴18的長度應(yīng)足以允許該線圈和載體在該磁體外殼 內(nèi)來回移動(dòng)(如在隨后的附圖和以后的討論中示出的)。當(dāng)線圈和載體在磁體 組內(nèi)部時(shí)，線圈軸26和磁體軸16重合以形成公共軸。圖la中示出的其它組件是用于移動(dòng)該磁體外殼的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)27;在磁體外
殼移動(dòng)時(shí)嚙合線圈載體的延伸臂28;以及用作穩(wěn)定器，并引導(dǎo)線圈和附連到該
線圈的掃描頭的運(yùn)動(dòng)的固定導(dǎo)軌29。本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)27包括傳動(dòng)螺桿 31、運(yùn)行該傳動(dòng)螺桿并移動(dòng)磁體組11到附圖中示出的視圖的左邊和右邊的電 動(dòng)機(jī)32、以及支配該電動(dòng)機(jī)的控制器(未示出)。電動(dòng)機(jī)32可以是能夠運(yùn)行 傳動(dòng)螺桿的任意常規(guī)電動(dòng)機(jī)，優(yōu)選為高精度的電動(dòng)機(jī)?？梢允褂酶鞣N常用的步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的任意一種。替換地，可以使用轉(zhuǎn)動(dòng)正小齒輪和驅(qū)動(dòng) 連接到磁體外殼的齒條的電動(dòng)機(jī)。在圖lb中，示出的附加組件是嚙合固定導(dǎo) 軌29的滑動(dòng)件33，以及將該滑動(dòng)件聯(lián)動(dòng)到線圈載體22的聯(lián)動(dòng)臂34。包括鏡 子和透鏡組以及在掃描期間移動(dòng)經(jīng)過微陣列的所有其它光學(xué)組件的掃描頭被 固定到該滑動(dòng)件33上。
圖2示出了圖la和圖lb的裝配后的組件，這些組件的位置可供線圈在磁 體組的第一位置上從左到右往復(fù)運(yùn)動(dòng)(且掃描頭相應(yīng)地從左到右掃描)。電源 35被連接到線圈21，掃描頭36被固定到滑動(dòng)件33，且微陣列37被示為在掃 描頭36的下面。(電源35、掃描頭36、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、 32和微陣列37 用符號表示。磁體外殼架在未示出的簡單導(dǎo)軌上。)示出了線圈21的行進(jìn)范 圍的兩個(gè)極端，其中一端為實(shí)線，另一端為虛線。箭頭41、 42指示線圈響應(yīng) 于電源提供的交變電流的往返方向。如前面所引用的共同擁有且共同待審的專 利申請中所闡明的，在該行進(jìn)范圍的兩端中的每一端處，線圈的兩個(gè)高巻繞密 度區(qū)域23、 24中的一個(gè)駐留在磁通量聚磁區(qū)域內(nèi)，以在移動(dòng)線圈的操作中效 率最大。
在完成了在圖2所示的磁體組的位置中的掃描時(shí)，通過線圈21的電流被 切斷，并且磁體組ll被移轉(zhuǎn)到一新位置。為了啟動(dòng)該移轉(zhuǎn)，給電動(dòng)機(jī)32和傳 動(dòng)螺桿通電以使磁體組移動(dòng)到圖3a所示位置，在在位置上，磁體組的延伸臂 28上的肩部43鄰接線圈21或線圈載體的外露端44。 一旦延伸臂與線圈(或 線圈載體)接觸，磁體組11會(huì)以與箭頭45指示的、平行于在圖2中示出的線 圈行進(jìn)的線性路徑的相同方向移動(dòng)。在該移轉(zhuǎn)期間，磁體組11和線圈21作為 一個(gè)單元移動(dòng)到圖3b所示的新位置。同時(shí)，在該磁體組和線圈的移轉(zhuǎn)期間， 滑動(dòng)件33沿著固定軌道行進(jìn)，并且掃描頭36移轉(zhuǎn)到微陣列37的一個(gè)新的部分。隨后使磁體組在相反方向上略微回退，以使肩部43與線圈21分離，從而 實(shí)現(xiàn)圖4所示的配置。隨后重新接通電源，以再一次向線圈提供交變電流。因 此，掃描在該新位置處繼續(xù)。與圖2中的相同，在圖4配置中的線圈的往復(fù)運(yùn) 動(dòng)由箭頭46、 47來指示，并且圖4中線圈21的行進(jìn)范圍的兩個(gè)極端48、 49 分別以實(shí)線和虛線示出。
如果在此第二位置處掃描后，要求使磁體組和線圈返回到其原始位置，則 將線圈的電源再一次切斷，同時(shí)組件位于如圖5所示的位置，令電動(dòng)機(jī)32逆 轉(zhuǎn)，并且傳動(dòng)螺桿31以箭頭51的方向移動(dòng)磁體組11朝著其第一位置返回。 在示出的具體結(jié)構(gòu)中，磁體組的外露邊52與固定到線圈載體的聯(lián)動(dòng)臂34上的 外露面或肩部53鄰接，使得線圈21和磁體組11再次作為一個(gè)單元移動(dòng)。圖5 還示出了安裝在聯(lián)動(dòng)臂34上來傳輸表示線圈的位置并因此表示掃描頭的位置 的信號的傳感器54。合適的傳感器的示例是數(shù)?；魻?Hall)效應(yīng)位置傳感器、 磁阻數(shù)字傳感器、霍爾效應(yīng)翼片(vane)傳感器和磁體。
本發(fā)明是為了在掃描具有多種維度和配置的微陣列時(shí)的使用而構(gòu)想的。用 于本發(fā)明的最典型的微陣列是諸如圖6所示的二維微陣列，其反應(yīng)位點(diǎn)或點(diǎn)排 列在行l(wèi)、 2、 3等及列A、 B、 C等中。對于這些微陣列，線圈和掃描頭的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)將接連經(jīng)過各行首先在x方向上線性移動(dòng)經(jīng)過一行；然后由獨(dú)立的傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)在y方向上移轉(zhuǎn)一距離增量，并引導(dǎo)到下一個(gè)相鄰行；接著，在x方向 上移動(dòng)經(jīng)過該行；并且重復(fù)該順序，直到所有行都被掃描。磁體組的運(yùn)動(dòng)還將 是在x方向上，從而擴(kuò)大了掃描范圍，以使該單元適用于具有不同寬度的行的
微陣列。 一般而言，電流只有在磁體組為靜止時(shí)才會(huì)流經(jīng)線圈，并且在掃描位 置間驅(qū)動(dòng)該磁體組的電動(dòng)機(jī)只有在流經(jīng)線圈的電流被切斷時(shí)才會(huì)工作。
盡管線圈和磁體組的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)會(huì)以將導(dǎo)致對整個(gè)微陣列的掃描的方式相 互配合，但可以使用這兩種運(yùn)動(dòng)的各種順序，并且在任何給定應(yīng)用中要使用的 具體順序?qū)Ρ景l(fā)明并不重要。在某些實(shí)施例中，磁體外殼將保持靜止，而線圈 和掃描頭在多個(gè)循環(huán)中以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式行進(jìn)，從而拉動(dòng)掃描頭經(jīng)過覆蓋了所
有行的多行，但卻只經(jīng)過全部數(shù)量的列中的一部分61，因此只經(jīng)過該微陣列的 寬度的一部分。 一旦這樣做了以后，驅(qū)動(dòng)磁體組的電動(dòng)機(jī)會(huì)被激活，以移動(dòng)磁 體外殼到微陣列中與第一部分直接相鄰的第二部分62。隨后，在該位置上在覆
10蓋所有行、但只在全部數(shù)量的列中的第二部分的多個(gè)循環(huán)內(nèi)執(zhí)行掃描。這可對 于所需數(shù)量的部分重復(fù)，以便覆蓋每個(gè)行的全部寬度，每一次都連續(xù)地再從原 始位置移動(dòng)磁體組。在磁體組的運(yùn)動(dòng)之間所掃描的各個(gè)部分中的每一個(gè)部分內(nèi) 的列組通常直接相鄰并且被連續(xù)掃描。替換地，該單元還可以只掃描全部數(shù)量
的行中的一部分63 (除了所有數(shù)量的列中的一部分外)，然后再將磁體組移動(dòng) 到其中所有數(shù)量的行中的另一部分64可被掃描的新位置。如果期望的話，該 單元也可以通過在令電流流過線圈與給電動(dòng)機(jī)通電之間交變、控制磁體組的位 置、然后移動(dòng)到下一行，來按部分掃描整個(gè)單一的行。然而，為得到最大速度、 精度和效率， 一個(gè)優(yōu)選協(xié)議是給線圈加電以便產(chǎn)生多個(gè)來來回回的往返移動(dòng)， 并因此在磁體組被移動(dòng)前，掃描多個(gè)行的各個(gè)部分。
如上所述，目前為止，關(guān)于在附圖中示出的致動(dòng)器內(nèi)的線圈的描述可在前 面引用的申請?zhí)枮?1/265,000的美國專利申請中找到。在該致動(dòng)器中，磁通量 聚集在其長度小于兩個(gè)線圈高巻繞密度區(qū)域的合并后的長度的區(qū)域。如圖lb 中示出的，優(yōu)選地，這兩個(gè)高密度線圈區(qū)域具有相等的巻繞密度，并且被一較 低巻繞密度區(qū)域隔開。優(yōu)選地，這兩個(gè)高密度線圈區(qū)域在長度上相等，并且優(yōu) 選地，磁通量聚集區(qū)域在長度上與這兩個(gè)高密度區(qū)域中的每一個(gè)相等。本發(fā)明 對具有不同配置的線圈也是有用的，既包括在該相同專利申請中公開的那些線 圈，也包括傳統(tǒng)的具有統(tǒng)一巻繞密度的線圈。磁體組的配置也可以變化。
對于動(dòng)圈式致動(dòng)器所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在研究了上面提供的附 圖和說明書后，其它變化和實(shí)施例將是顯而易見的。除了在磁體組、線圈和線 圈載體的配置和幾何形狀上的變化外，例如，所有在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的各種 各樣工作條件和構(gòu)造材料對于熟練工程師而言都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于掃描掃描區(qū)域的動(dòng)圈式致動(dòng)器，所述致動(dòng)器包括向其安裝了螺線電導(dǎo)體的載體；連接到所述螺線電導(dǎo)體以產(chǎn)生通過所述導(dǎo)體的在方向上周期性交變的電流的電源；磁體組，所述磁體組包括由間隙隔開的磁極，所述間隙的大小能容納所述螺線電導(dǎo)體，并允許所述載體和所述螺線電導(dǎo)體響應(yīng)于所述電流沿著相對于所述磁體組的線性方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的范圍；以及用于在沿著平行于所述線性方向的行進(jìn)路徑的各個(gè)位置之間移動(dòng)所述磁體組、并且在如此移動(dòng)所述磁體組時(shí)將所述載體和螺線電導(dǎo)體沿著所述行進(jìn)路徑的所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)的范圍移轉(zhuǎn)等于所述各位置間的間隔的距離的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，還包括所述載體上 的肩部，所述肩部鄰接所述磁體組，使得在沿著所述行進(jìn)路徑的一個(gè)方向上移 動(dòng)所述磁體組時(shí)，所述用于移動(dòng)所述磁體組的裝置將使所述磁體組和所述載體 一起移動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，還包括所述磁體組 上的肩部，所述肩部鄰接所述載體，使得在沿著所述行進(jìn)路徑的一個(gè)方向上移 動(dòng)所述磁體組時(shí)，所述用于移動(dòng)所述磁體組的裝置將使所述磁體組和所述載體 一起移動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，還包括所述載體上 的鄰接所述磁體組的第一肩部，以及所述磁體組上的鄰接所述載體的第二肩 部，使得所述用于移動(dòng)所述磁體組的裝置在沿著所述行進(jìn)路徑的任一方向上將 使所述磁體組和所述載體一起移動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，所述用于移動(dòng)所述 磁體組的裝置是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
6. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，所述用于移動(dòng)所述 磁體組的裝置是直流電動(dòng)機(jī)。
7. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，還包括檢測所述載體的位置的傳感器。
8. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺線導(dǎo)電體包 括分別具有第一和第二巻繞密度的第一和第二線圈區(qū)域，且所述第一和第二線圈區(qū)域沿著所述載體或者沒有被線圈隔開，或者被其巻繞密度比所述第一和第 二巻繞密度兩者都低的線圈隔開，并且所述磁極被配置成施加聚集在其長度小 于所述第一和第二線圈區(qū)域的合并后的長度的區(qū)域內(nèi)的磁通量。
9. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，所述第一和第二巻 繞密度是近似相等的密度，并且被其巻繞密度比所述第一和第二巻繞密度低的 線圈隔開。
10. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)圈式致動(dòng)器，其特征在于，所述第一和第二線 圈區(qū)域和所述聚集磁通量的區(qū)域在長度上近似相等。
11. 一種用于使用固定到動(dòng)圈式致動(dòng)器的掃描頭來掃描位點(diǎn)的陣列的方 法，其中所述致動(dòng)器包括向其安裝了螺線電導(dǎo)體的載體；連接到所述螺線電導(dǎo) 體以產(chǎn)生通過所述導(dǎo)體的在方向上周期性交變的電流的電源；以及磁體組，所 述磁體組包括被間隙隔開的磁極，且所述間隙的大小能容納所述螺線電導(dǎo)體， 并允許所述載體和所述螺線電導(dǎo)體響應(yīng)于所述電流沿著相對于所述磁體組的 線性方向以往復(fù)運(yùn)動(dòng)行進(jìn)；所述方法包括(a) 當(dāng)所述磁體組在第一位置時(shí)，令電流通過所述導(dǎo)體，以使所述掃描 頭行進(jìn)經(jīng)過所述位點(diǎn)陣列的第一部分；(b) 沿著平行于所述線性行進(jìn)路徑的方向?qū)⑺龃朋w組移動(dòng)到離開所述 第一位置的第二位置；以及(C)當(dāng)所述磁體組在所述第二位置時(shí)，令電流通過所述導(dǎo)體，以使所述 掃描頭行進(jìn)經(jīng)過所述位點(diǎn)陣列的第二部分，步驟(a) 、 (b)和(c)共同地 使所述掃描頭掃描等于所述第一和第二部分的寬度之和的所述陣列的寬度。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，步驟(a)包括令所述交變 電流在交變方向上流經(jīng)所述導(dǎo)體，以使所述掃描頭在步驟(b)之前在多個(gè)循 環(huán)中以往復(fù)運(yùn)動(dòng)行進(jìn)經(jīng)過所述位點(diǎn)陣列的所述第一部分；而步驟(c)包括令 所述交變電流在交變方向上流經(jīng)所述導(dǎo)體，以使所述掃描頭在多個(gè)循環(huán)中以往 復(fù)運(yùn)動(dòng)行進(jìn)經(jīng)過所述位點(diǎn)陣列的所述第二部分。
13. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，還包括在步驟(C)后執(zhí)行 步驟(b)和(C)至少一次，每一次都移動(dòng)所述磁體到連續(xù)地進(jìn)一步離開所述 第一位置的位置，并使所述掃描頭掃描所述陣列的其它部分。
14. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，還包括在步驟(b)期間， 檢測所述載體的位置。
全文摘要
一種動(dòng)圈式致動(dòng)器，包括一可移動(dòng)來移轉(zhuǎn)線圈的運(yùn)動(dòng)范圍的磁體組。該磁體組沿著與線圈的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行進(jìn)路徑相平行的行進(jìn)路徑在兩個(gè)或更多位置間移動(dòng)。有了該特征，被固定到線圈的掃描頭掃描的區(qū)域的寬度可以被增加多次，從而使得能將簡單的動(dòng)圈式致動(dòng)器用于任意掃描寬度。
文檔編號G05B1/06GK101317140SQ200680044693
公開日2008年12月3日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者D·Y·楚 申請人:生物輻射實(shí)驗(yàn)室股份有限公司