基于多功能細(xì)胞操作器件的自動(dòng)化顯微操作技術(shù)研究.pdf

1、在生物科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)中,機(jī)器取代人工操作可以避免操作人員因長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度勞動(dòng)產(chǎn)生疲勞的現(xiàn)象,大大降低了操作人員的技能要求,進(jìn)而讓生物技術(shù)被更多人掌握。應(yīng)用自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn),能夠使細(xì)胞操作簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化,提高操作效率和成功率。本文圍繞顯微操作的自動(dòng)化和智能化的主題,研制了一種多功能細(xì)胞操作器件,進(jìn)而構(gòu)建了一套計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng),利用光機(jī)電技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性好、可重復(fù)性高的自動(dòng)化細(xì)胞操作。
　　本文首先分析

2、了CCD與生物倒置顯微鏡結(jié)合的成像原理,根據(jù)顯微操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),進(jìn)行目標(biāo)的自動(dòng)搜索及定位。在此基礎(chǔ)上分析了自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行細(xì)胞注射、胚胎玻璃化冷凍的機(jī)理,為進(jìn)一步展開(kāi)自動(dòng)化顯微操作的研究提供理論依據(jù)。其次針對(duì)細(xì)胞操作批量化、集成化的需求,設(shè)計(jì)并制作了一種多功能細(xì)胞操作器件,利用該器件不僅可以替代多個(gè)培養(yǎng)皿,還便于目標(biāo)的定位,可進(jìn)行細(xì)胞的固定、清洗、搬運(yùn)和冷凍等多種操作。接著選擇合適的機(jī)械定位系統(tǒng)和顯微視覺(jué)系統(tǒng),將各部件及其驅(qū)動(dòng)器連接

3、到正確端口構(gòu)建自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng)。使用PID控制器與視覺(jué)反饋結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了二維平臺(tái)、三自由度操作手和微量泵等執(zhí)行元件的精密控制?；陲@微視覺(jué)伺服技術(shù),應(yīng)用霍夫圓變換識(shí)別細(xì)胞并控制平臺(tái)跟蹤細(xì)胞;利用離焦法控制顯微鏡自動(dòng)聚焦,并通過(guò)圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。最后將小鼠卵細(xì)胞置于多功能細(xì)胞操作器件中,利用自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng)分別自動(dòng)完成細(xì)胞吸附固定及小鼠胚胎玻璃化冷凍實(shí)驗(yàn),能夠在1min內(nèi)固定9個(gè)細(xì)胞,大幅提高細(xì)胞注射效率;在25~35s內(nèi)完成