This paper presents a development of the recoil rod pull force measurement system suing the load cell with a sleeve normally available in the recoil system test. The commercial load cell cannot be used in the test of recoil system floating the breach contact point freely in the air. The load cell is designed and manufactured to meet the recoil system test condition. Theoretical analysis and experimental results show that the accuracy of the developed measurement system is within $\pm$0.5%. We notice that the measurement technique proposed in this paper is accurate and useful in the recoil rod pull force measurement of the recoil system.
In biological cell manipulation, manual thrust or penetration of an injection pipette into an embryo cell is currently performed by a skilled operator, relying on visual feedback information only. Accurately measuring cellular forces is a requirement for minimally invasive cell injections. Moreover, the cellular farce sensing is essential in investigating the biophysical properties for cell injury and membrane modeling studies. This paper presents cellular force measurements for the force feedback-based biomanipulation. Cellular force measurement system using piezoelectric polymer sensor is implemented to measure the penetration force of a zebrafish egg cell. First, measurement system setup and calibration are described. Second, the force feedback-based biomanipulation is experimentally carried out. Experimental results show that it successfully supplies real-time cellular force feedback to the operator at several tens of uN and thus plays a main role in improving the reliability of biological cell injection tasks.
In biological cell manipulation, manual thrust or penetration of an injection pipette into an embryo cell is currently performed by a skilled operator, relying on visual feedback information only. Accurately measuring cellular forces is a requirement for minimally invasive cell injections. Moreover, the cellular force sensing is essential in investigating the biophysical properties for cell injury and membrane modeling studies. This paper presents cellular force measurements for the force feedback-based biomanipulation. Cellular force measurement system using piezoelectric polymer sensor is implemented to measure the penetration force of a zebrafish egg cell. First, measurement system setup and calibration are described. Second, the force feedback-based biomanipulation is experimentally carried out. Experimental results show that it successfully supplies real-time cellular force feedback to the operator at tens of uN and thus plays a main role in improving the reliability of biological cell injection tasks.
Park Suk-Ho;Ryu Seok-Kyu;Ryu Seok-Chang;Kim Deok-Ho;Kim Byung-Kyu
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권5호
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pp.668-674
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2006
In order to develop a cell based robot, we present a micro-mechanical force measurement system for the biological muscle actuators, which utilize glucose as a power source. The proposed measurement system is composed of a micro-manipulator, a force transducer with a glass probe, a signal processor, an inverted microscope and video recording system. Using this measurement system, the contractile force and frequency of the cardiac myocytes were measured in real time and the magnitudes of the contractile force of each cardiac myocyte under different conditions were compared. From the quantitative experimental results, we could estimate that the force of cardiac myocytes is about $20\sim40{\mu}N$, and show that there are differences between the control cells and the micro-patterned cells.
Recently, biological technology industry shows great development. Instruments and systems related biological technology have been developed actively. In this paper, we developed a new micro end-effector for biological cell manipulation. The existing micro end-effector for biological cell manipulation has not any force sensing mechanism. Usually, excessive contact force occurring when the end-effector and a cell collide might make a damage on the cell. However, unfortunately, user can not notice the condition in case of using the existing end-effector. In order to overcome we proposed the improved micro end-effector having a force sensing mechanism. This paper presents the design concepts of the new micro end-effector. We carried out calibration of the force sensor and tested the performance of the proposed micro end-effector. Through a series of experiments the new micro end-effector shows the possibility of application for precision biological cell manipulation such as DNA operation
The restraint force is required an accurate measurement and analysis to protect weldment from residual stress. Also, this residual stress caused by clacks in weldments are often observed in the weldments of large size nozzles or radial tanks after welding. This paper is preformed on the study of evaluation of welding restraint forces using load cell with STS thin plate which are using pressure vessel steel in the industry field. As a result of this study, as the welding currents are higher and the welding speeds are more slowly, the magnitude of restraint force in process of the flat plate welding hows to be more large. Also, the temperature in process of melting is increasingly rising, then the restraint forces exhibit the compressive forces, whereas the restraint forces during cooling represent extensional force.
A measurement system of contact force between overhead contact line and pantograph of train is developed which measures the contact force by using four sets of full-bridge strain gauges instead of load cells and accelerometers. The sensors are installed on the pan head of pantograph and the measured data from the sensors are transmitted to a server system in the train by way of wireless Lan. This configuration of the measuring system makes it easy to install on the trains without any alteration of train system. The measurement system is applied to KTX on the Kyungbu high speed line, and the measured contact force data shows good agreement with those measured by load cell and accelerometers. The waveform of the contact force between overhead contact line and pantograph contains essential information about their conditions. The proposed measurement system can probe any defects on overhead contact lines with train running at high speed, which will be a powerful solution for the maintenance of long-distance overhead contact lines.
The restraint force is required for the accurate measurement and analysis to protect weldment from residual stress. Also, this residual stress caused by cracks in weldments is often observed in the weldments of large size nozzles or radial tanks after welding. This paper is preformed to evaluate the welding restraint forces using load cell with STS304 thin plate which is used as the pressure vessel steel in the industry field. As a result, as the welding currents are higher and the welding speeds are more slowly, the magnitude of restraint force in process of the flat plate welding shows to be more large.
In this paper, we propose a sensor with a C-shaped load cell to detect force change when a person sitting on the chair in an electrical transport-convenience vehicle is pushing ground by both heels. The load cell built in the vehicle is mechanically deformed by the vertical force owing to the human weight and the horizontal force by ground-pushing feet. The deformation rate of the load cell and its distribution are simulated using finite element analysis. In the simulation, the applied loads are preset in the range of 10 kg - 100 kg with a step size of 10 kg, and the ground-pushing force by feet is increased to 40 N with a step size of 5 N with respect to each applied load level. The resistance change of the load cell was observed to be linear in simulation as well as in measurement. the maximum difference between simulation and measurement was 0.89 % when the strain gauge constant was 2.243. The constant has a large influence on the difference. The proposed sensor was fabricated by connecting an instrument amplifier and a microcontroller to a load cell and used to detect the force by ground-pushing feet. To detect foot driving, the reference signal was set to 130% of the load, and the duration of the sensor output signal exceeding the reference signal was set to 0.6 s. In a test of a vehicle built with the proposed sensor, the footpushing force by the worker could be successfully detected even when the worker was working.
The pantograph for Korean High Speed Train was developed by home-grown technology. In this study, a system to measure the contact force of pantograph is developed and installed on the prototype high speed train, Contact force prevents the pantograph from separating from the catenary. However, excessive contact force causes rapid erosion of catenary. The contact force can be divided into lift force and spring force. Contact force measurement is conducted while the train runs on the test track. The lift force is measured by the load cell on the roof separately and combined with the spring force of pan-head to form the contact force. Measured results show that the contact force of the pantograph of Korean High Speed Train is below the upper limit regulated by the high speed train standards. The contact force measuring system provides data to evaluate safety of the catenary system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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