[发明专利]用于产生工具运动的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生工具运动的系统和方法，尤其是应用于软生物细胞材料。用于产生工具运动的系统优选地包括用于执行工具运动的设备和同样用于执行所述工具运动的构造，其中所述构造可以包括控制工具运动的程序代码。

根据本发明的“系统”指的是类别“设备”的主题。因此，具体而言，在本发明的说明书以及权利要求1和15中使用的术语“系统”可以任选地在形式上用术语“组合设备”代替。

背景技术

这样的设备和方法在生物医学应用中是已知的，例如尤其是用于细胞的去核和移核。在人类或动物细胞的体外受精(IVF)领域中，已知所谓的精子卵浆内注射(ICSI)的方法，这是体外受精过程，在该过程中，单个精子被注射到卵细胞(卵母细胞)中。小鼠或大鼠的卵母细胞的直径通常为100至120μm。这种较大的细胞允许机械地处理涉及的生物成分。在显微镜下用微操纵装置执行ICSI方法，具体地，该微操纵装置包括用于精确定位的微操纵器，用于施加压力或进给例如几微升级别的小体积的微注射器，同时用于引导小体积流动路径且用于与活的细胞接触的微毛细部件。通过微注射器施加的微微抽吸由保持毛细部件稳定卵母细胞。从相对侧，具有通常仅仅几(例如7)μm的开口直径的薄的中空玻璃微毛细部件用来收集单个精子，通过利用微毛细部件的末端切精子的尾部而将其固定。微毛细部件刺穿卵膜并且进入到卵母细胞(细胞质)的内部。然后精子被释放到卵母细胞中。在ICSI期间，卵母细胞必须被微毛细部件刺穿。由此，卵母细胞的外部保护壳(透明膜环)失去抗性并且需要特定的设备用于刺穿。这对于辅助孵化的生物医学方法同样是需要的，其中透明膜环被从外侧点状腐蚀，以便于孵出产生的胚胎。

还从软细胞材料例如组织的解剖中已知这样的设备和方法。附图的图1中示出了这种已知的设备，微解剖器。微解剖器1用于切开细胞组织，例如用于从组织学标本提取生物成分和结构。由于微解剖器1的工作原理，基部通常具有U形构型。在“U”的上部开口中安装有压电致动器2，其相对于右侧部分移动“U”的左侧部分。因为“U”的左侧部分安装成经由可枢转支撑臂4而能够在基部上位移，所以安装到基部3的运动部分5b上的工具5能够沿着x轴的方向移动。然而，由于明显的U形，具体是支撑臂4的较大确定长度，所以该运动还示出了沿y方向的较大分量。此外，“U”形基部由于其沿y方向的长杠杆臂而特别倾向于绕x轴扭转。压电致动器通常不会例如仅仅沿x方向以最佳线性方式膨胀和约束。相反，它们趋于稍稍弯曲，在这种情况下转换为沿y方向和z方向的附加运动。这样的多维运动有时候是有用的，但并不总是期望的。

通过首先例如从第一位置移动至第二位置，接着从所述第二位置朝向所述第一位置返回，用于产生工具运动的已知设备能够影响工具的运动，其中该运动是脉冲运动。这样的脉冲运动可以周期性地重复，其中改变幅度和改变循环的数量。然而，对于某些应用，具体地，振动运动不足以实现期望的结果，该期望的结果可以有效地接卸处理生物材料，例如以刺穿较软的生物膜。用于刺穿较软膜的典型策略包括步骤：首先借助工具的末端按压膜，然后从该位置开始通过循环运动刺穿该膜。通常，通过手动地使工具前进靠着膜(利用显微镜)，直到膜向内充分弯曲，来实现第一步骤中的膜的按压。该过程在用户的手动控制下执行，是复杂精细的，并且不会总是导致再生结果，尤其是在由不同用户或不数量的用户执行时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于产生工具运动的改进的系统和方法，尤其适用于软的生物细胞材料，其能够舒适地执行工具运动，以用于使用的扩展领域。

本发明通过提供根据权利要求1的设备和根据权利要求15的方法来实现所述目的。从属权利要求描述了本发明的优选实施例。