[发明专利]基于压电陶瓷驱动的超声振动显微细胞穿入系统

权利要求书

1.一种基于压电陶瓷驱动的超声振动显微细胞穿入系统，其特征在于，管状压电陶瓷在驱动控制电路产生的低压超声波信号的驱动下，进行一端固定一端自由的超声振动，通过连接环的传动将该超声振动传递到持针器及其前端相连的玻璃平口注射针上，玻璃平口注射针穿入细胞表面进入内部，继而完成后续显微注射操作。

2.如权利要求1所述的基于压电陶瓷驱动的超声振动显微细胞穿入系统，其特征在于，所述的驱动控制电路，是基于FPGA的超声波发生电路，主要由如下几部分组成：

USB单元——与中央处理单元电路连接；

中央处理单元——由单片机及其外围电路构成；其中，单片机通过USB总线与上位机相连以接收上位机发送的指令和参数；同时，单片机将数据进行调整和转换，与控制信号一并送入FPGA芯片；

FPGA单元——由FPGA芯片及其外围电路构成；FPGA按照单片机发送的频率幅值参数和指令数据，实现DDS即直接数字频率合成功能；DDS的工作过程为：每来一个时钟脉冲，相位累加器将其当前值与频率控制字K相加作为下一次相位累加器的当前值，同时将相加的结果作为地址送入ROM查找表，ROM输出相应波形数值，经过DA和低通滤波产生所需要的模拟波形；

DA转换单元——由三态缓冲芯片、数模转换芯片及其外围电路组成；

高压运放单元——由高压运放芯片及其外围电路组成，DA芯片的输出端与高压运放的输入端相连，经放大后输出0～150V高压正弦波信号。

3.如权利要求2所述的基于压电陶瓷驱动的超声振动显微细胞穿入系统，其特征在于，所述的DDS由相位累加器、正弦查询表、数模转换器和低通滤波器组成。

4.一种利用权利要求1或2所述的基于压电陶瓷驱动的超声振动显微细胞穿入系统进行细胞穿入的方法，其特征在于，包括如下步骤：

上位机通过USB接口将振动频率和幅值发送给单片机，单片机将数据进行调整和转换，与控制信号一并送入FPGA芯片，FPGA芯片输出相应频率和幅值的正弦波数据，经DA转换芯片和高压运放后输出0～150V的高压正弦波信号；

该高压正弦波信号驱动压电陶瓷超声波换能器，使之产生高频超声振动，从而将电能转化为机械能；该能量传递到持针器末端的玻璃平口注射针端，并通过与胚胎细胞表面的相互作用穿入细胞表面。