一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的制作方法

本发明属于微操作技术领域，特别涉及一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的吸取装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，生命科学等领域的科学研究和临床应用越来越趋向于微小化、精细化，其中细胞的微操作技术是推动这一发展趋势的技术保障。基因工程、克隆技术、生物医药研发等相关的科学研究与临床应用是否能取得突破性进展也与细胞的微操作技术息息相关。

目前，细胞微操作技术还停留在依靠人工手动操作层面，对人工经验的丰富程度要求较高。在人工微操作猪卵母细胞分选过程中，不仅需要操作人员长时间集中注意力，也要求操作人员精准把控吸取细胞的速度和数量，操作人员手部细微抖动即可能对猪卵母细胞产生损伤，这就要求相关工作人员必须具备丰富的操作经验和较高的操作精度，否则可能对猪卵母细胞的活性造成影响。

综上，如何提供一种微操作吸取装置，减少人工微操作猪卵母细胞分选过程产生的损伤，并降低人工操作的依赖性，已经成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置，其特征在于，包括支撑机构、动力机构、抽吸机构、针头移动机构、培养皿移动机构和视觉系统，动力机构通过外力驱动为抽吸机构提供抽吸用的动力；抽吸机构采用针筒活塞原理进行细胞的抽吸；针头移动机构设置成上下移动以调节针头7的位置；视觉系统包括视觉镜头21和图像处理模块，视觉镜头21设置成上下移动以调整位置，给培养皿25中的猪卵细胞和培养液拍照，然后由图像处理模块进行分析处理；培养皿移动机构设置成可旋转移动的方式，以实现培养皿在针头和镜头位置随意切换。

进一步的，所述支撑机构包括底座1和支架2，所述底座1固定在二维操作平台上，所述支架2固定于所述底座1上。

进一步的，所述针头移动机构包括微分头支架3、微分头4、针头安装夹6和针头7，微分头支架3固定在支架2上，微分头4固定在所述微分头支架3的底部，微分头4的下端固定有针头安装夹6，针头安装夹6上安装有针头7，通过微分头4在竖直方向上上下移动，并带动针头7上下移动。

进一步的，所述动力机构包括支架连接件8、轴承9、轴承座10、把手11、齿轮12和齿条13，支架连接件8通过螺钉固定在支架2上，轴承座10连接在支架连接件8上，轴承座10上安放有轴承9，轴承9的两端分别连接有把手11和齿轮12，齿轮12与齿条13形成啮合传动。

进一步的，所述抽吸机构包括针筒连接件5、针头7、推杆14、针筒15、软管16和橡胶帽，针筒连接件5连接于微分头4，针筒连接件5上固定有针筒15，针筒15与针头安装夹6上的针头7通过软管16连接在一起，针筒15中滑动连接有下部套接橡胶帽的推杆14，所述推杆14的上部连接有齿条13，通过外力驱动把手11，带动推杆14上下移动，为推杆14提供抽吸或排出用的动力。

进一步的，所述针头安装夹6与针筒连接件5的同一侧固定连接有同一个竖直设置的定位柱。

进一步的，所述视觉系统还包括镜头支架23，镜头支架23固定在支架2上，视觉镜头21连接在镜头支架23上，镜头支架23通过旋钮调节视觉镜头21所在高度及位置。

进一步的，所述培养皿移动机构设置成以下方式：在支架2的下方设置有旋转平台20，旋转平台20上设置有盛放猪卵母细胞及其培养液的培养皿25，旋转平台20安装在舵机17上，舵机17通过螺钉固定在舵机支架18上，舵机支架18固定在舵机支座19上，通过旋转平台20的旋转,将培养皿25缓慢移动到视觉镜头21的正下方或者针头7的正下方。

进一步的，图像处理模块采用vs2015+opencv软件，对视觉镜头21拍摄培养皿25的图像进行处理，并获取培养皿25中猪卵母细胞的位置并反馈到控制系统；

控制系统根据图像处理模块反馈的视觉信息，控制二维操作平台在平面内移动并找到猪卵母细胞，然后通过针头7吸取猪卵母细胞。

进一步的，通过针头7在竖直方向的上下移动，对猪卵母细胞进行间断性吸取。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置，具备以下有益效果：

1)该发明降低对人工的依赖程度，操作效率得以提升；

2)该发明加入视觉镜头和图像处理模块，很好地对细胞进行识别，减少操作时间，缓解人工视觉疲劳；

3)该发明机械结构紧凑，零件加工成本低，空间利用率高，可操作性强；

4)该发明使用螺钉连接，便于组装和拆卸以及部分零部件的更换；

5)该发明的微操作对象可以根据实际需要随时进行更换，适应性广。

附图说明

图1是本发明的一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的整体示意图；

图2是本发明的一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的正视图；

图3是本发明的一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的针头安装夹的俯视图；

图4是本发明的一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的针头安装夹的整体示意图；

图5是本发明的一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置的齿轮与齿条的连接结构示意图；

图中附图标记为：

1-底座，2-支架，3-微分头支架，4-微分头，5-针筒连接件，6-针头安装夹，7-针头，8-支架连接件，9-轴承，10-轴承座，11-把手，12-齿轮，13-齿条，14-推杆，15-针筒，16-软管，17-舵机，18-舵机支架，19-舵机支座，20-旋转平台，21-视觉镜头，23-镜头支架，25-培养皿。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的一项宽泛实施例中，一种用于分选混合溶液中猪卵母细胞的微操作吸取装置，包括支撑机构、动力机构、抽吸机构、针头移动机构、培养皿移动机构和视觉系统。其中，支撑机构用于固接动力机构、针头移动机构和视觉系统；动力机构固接于支撑机构上，通过外力驱动为抽吸机构提供抽吸用的动力；抽吸机构固接于动力机构上，采用针筒活塞原理实现细胞抽吸功能；针头移动机构同样固接于支撑机构上，并设置成上下移动的可调节模式，用以调节针头7的位置；培养皿移动机构设置成可旋转移动的方式，以实现培养皿25在针头7和视觉镜头21的位置随意切换；视觉系统同样固接于支撑机构上，包括视觉镜头21和图像处理模块，视觉镜头21设置成上下移动的可调节模式，用以给培养皿25中的卵细胞和培养液拍照，然后由图像处理模块进行分析处理。

下面参照图1-5对本发明的优选实施例进行详细描述。

优选的，所述支撑机构包括底座1和支架2，所述底座1固定在二维操作平台上，所述支架2固定于所述底座1上，支撑机构保持与二维操作平台的相对静止。

优选的，所述针头移动机构包括微分头支架3、微分头4、针头安装夹6和针头7，微分头支架3固定在支架2上，微分头4固定在所述微分头支架3的底部，微分头4的下端固定有针头安装夹6，针头安装夹6上安装有针头7，通过微分头4在竖直方向上上下移动，并带动针头7上下移动。

优选的，所述动力机构包括支架连接件8、轴承9、轴承座10、把手11、齿轮12和齿条13，支架连接件8通过螺钉固定在支架2上，轴承座10连接在支架连接件8上，轴承座10上安放有轴承9，轴承9的两端分别连接有把手11和齿轮12，齿轮12与齿条13形成啮合传动。

优选的，所述抽吸机构包括针筒连接件5、针头7、推杆14、针筒15、软管16和橡胶帽，针筒连接件5连接于微分头4，通过针筒连接件5可以把针筒15与微分头4固定，使他们之间保证一定的相对位置关系，针筒连接件5上固定有针筒15，针筒15与针头安装夹6上的针头7通过软管16连接在一起，针筒15中滑动连接有下部套接橡胶帽的推杆14，所述推杆14的上部连接有齿条13，通过外力驱动把手11，带动推杆14上下移动，为推杆14提供抽吸或排出用的动力。

优选的，所述针头安装夹6与针筒连接件5的同一侧固定连接有同一个竖直设置的定位柱，进一步保证了针头7只能在竖直方向上进行上下移动。

优选的，所述视觉系统还包括镜头支架23，镜头支架23固定在支架2上，视觉镜头21连接在镜头支架23上，镜头支架23通过旋钮调节视觉镜头21所在高度及位置。

优选的，所述培养皿移动机构设置成以下方式：在支架2的下方设置有旋转平台20，旋转平台20上设置有盛放猪卵母细胞及其培养液的培养皿25，旋转平台20安装在舵机17上，舵机17通过螺钉固定在舵机支架18上，舵机支架18固定在舵机支座19上，通过旋转平台20的旋转,将培养皿25缓慢移动到视觉镜头21的正下方或者针头7的正下方。

优选的，图像处理模块采用vs2015+opencv软件，对视觉镜头21拍摄培养皿25的图像进行处理，并获取培养皿25中猪卵母细胞的位置并反馈到控制系统；

控制系统根据图像处理模块反馈的视觉信息，控制二维操作平台在平面内移动并找到猪卵母细胞，然后通过针头7吸取猪卵母细胞。

优选的，通过针头7在竖直方向的上下移动，对猪卵母细胞进行间断性吸取。

当图像处理模块发现需要抓取的猪卵母细胞之后，利用舵机17带动旋转平台20，缓慢的转动至针头7的下方，通过操作二维平台定位针头7到需要抽取的猪卵母细胞上方，利用针头7将需要的猪卵母细胞筛选出来，此外，为了观察以及计数的方便，需要把猪卵母细胞及其培养液在软管16中分成多段抽吸上来，解决的办法是当需要出现间断的时候，就将针头7从液面里抽出来，吸入一段空气，就可以实现间断性抽取。

需要特别注意的是：

第一，本发明的图像处理基于visualstudio2015软件开发平台与opencv视觉数据库，通过配置环境变量，编写图像识别程序并加以运行实现目标对象的识别与定位过程；

第二，本发明的二维操作平台、控制系统以及未涉及部分，均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，该装置设计结构合理、使用方便，可满足人们的使用需求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。