[实用新型]一种基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置

说明书

本实用新型公开了一种基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置。该注射装置包括用于起连接作用的连接杆，用于提供运动的压电驱动器，与连接杆连接且用于固定压电驱动器并对压电驱动器施加预紧力的封装器，与压电驱动器连接且用于传递压电驱动器产生的运动的三角形柔性机构，与三角形柔性机构连接且用于固定注射针的基座，包括折弯的针头部的注射针。本实用新型实施例所提供的一种基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置不仅能够减小振动过程中所产生的横向振动且增加注射的稳定性，还具有提高注射成功率及注射精度。

技术领域

本实用新型涉及细胞相关的外科装置的技术领域，特别是涉及一种基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置。

背景技术

随着现代生物医学的快速发展，生物细胞显微注射的应用也愈发火热，如转基因生物、人工辅助生殖、生物制药以及克隆技术等等。由于细胞的脆弱性以及压电注射的高频性，在细胞注射的过程中，细胞内部结构或者细胞骨架很容易被破坏，从而导致细胞注射的成功率和被注射细胞的存活率一直较低。科研界针对如何减小注射时对细胞的伤害，降低注射振动对细胞带来的影响，做出大量的研究。经过学者研究，在细胞破膜过程中，当注射针与细胞不接触的时候(即无预紧)，起到破膜的主要振动为横向振动；当注射针与细胞接触的时候(即有预紧)，起到破膜的主要振动为轴向振动。

如图1(a)所示，为了减小横向振动，研究者提出一种采用汞段的注射装置。这种采用汞段的注射装置在微量移液管的尖端附近使用一段汞；但是由于汞的毒性，增加了对操作者的要求，在一定程度上反而增加了对细胞的损害。

如图1(b)所示，为了避免汞的伤害性，研究者提出一种压电驱动器前置的注射装置。该注射装置将压电驱动器直接放置到微量移液器支架的后面，从而可以更好地将振动聚焦在微量移液管的尖端，从而脱离了在细胞注射中对汞的需求。

如图1(c)所示，为了进一步提高细胞破膜的稳定性以及减小对细胞的损害，研究者提出一种基于柔性机构的细胞穿刺装置。该装置进行细胞显微注射的过程中，由于注射针类似于一根悬臂梁，因此注射针在进行注射的过程中，不可避免地产生横向振动与轴向振动。较大的横向振动往往会注射过程中撕裂细胞，破坏细胞的结构，使细胞产生不可修复的损伤。

现有的细胞显微注射装置，注射针都是伸出夹持装置。因此，注射针类似于一个悬臂梁，在梁的固定端施加一个超声振动，注射针不可避免产生横向振动和轴向振动。其次，由于驱动压电本身的特性，它在产生注射所需的轴向振动的同时，也会产生一个横向振动。然而，当前细胞显微注射装置主要的研究方向是如何减小细胞的破膜洞的大小，忽略了如何减小横向振动。即使有对横向振动的研究，往往是二维平面上的研究，主要研究的是横向振动的前后振动，而忽略了由于注射针的重力所产生的上下横向振动，而这种上下的横向振动是横向振动的主要原因。

进一步地，目前大多数的细胞注射装置都是针对直针设计的。由于显微镜的图像是二维成像，因此很难在二维平面上确定一个三维运动的针尖，即针尖的焦平面和细胞的焦平面不在一个平面内。这样，不仅大幅地增加了注射难度，同时还导致注射误差较大。

因此，针对上述技术问题，有必要提供能够减小振动过程中所产生的横向振动且增加注射的稳定性以及具有提高注射成功率及注射精度的细胞注射装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种能够减小振动过程中所产生的横向振动且增加注射的稳定性以及具有提高注射成功率及注射精度的细胞注射装置。本实用新型实施例所提供的基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置实现了在三维空间范围内对压电驱动器进行振动过滤并对注射针进行三维空间上的固定支撑，从而达到很好地减小振动过程中所产生的横向振动和增加注射的稳定性的效果。进一步地，本实用新型实施例所提供的基于三角形柔性机构的细胞显微注射装置所提供的弯针不仅能够满足当前显微注射的要求，同时在结构上对轴向振动具有导向作用，进一步稳定轴向振动，提高注射成功率以及注射的精度。