[发明专利]一种基于磁控微纤维阵列的微单元组装系统及方法

权利要求书

1.一种基于磁控微纤维阵列的微单元组装系统，其特征在于，包括第一电磁线圈(2)、第二电磁线圈(3)、显微镜及视觉系统(4)、第三电磁线圈(5)、第四电磁线圈(6)、第一送液管(7)、第二送液管(8)、培养皿(9)、第三送液管(10)、第四送液管(11)、微血管二维环形单元(12)以及磁性机械手(13)；

所述培养皿(9)用于给所述磁性机械手(13)提供操作空间及装载培养液；

所述微血管二维环形单元(12)散落在培养皿(9)的培养液之中；

所述磁性机械手(13)以阵列的方式固定在培养皿(9)底部中心处，用于抓取及收集微血管二维环形单元(12)；

所述第一电磁线圈(2)、第二电磁线圈(3)、第三电磁线圈(5)和第四电磁线圈(6)用于为培养皿(9)内的磁性机械手(13)提供正交磁场，控制磁性机械手(13)上部朝着360°任意方向发生弯曲变形，实现对微血管二维环形单元(12)的抓取；

第一送液管(7)、第二送液管(8)、第三送液管(10)及第四送液管(11)固定在培养皿(9)顶部，用于送出含有微血管二维环形单元(12)的培养液；

所述显微镜及视觉系统(4)用于：

根据磁性机械手(13)的可弯曲角度，事先计算每个机械手(13)的适宜捕捉范围；

实时获取微血管二维环形单元(12)和磁性机械手(13)的图像，并获得微血管二维环形单元(12)和磁性机械手(13)位置关系；

当微血管二维环形单元(12)的80％以上部分位于某个磁性机械手(13)的捕捉范围，则认定该磁性机械手(13)可抓取该微血管二维环形单元(12)；

解算出该磁性机械手(13)需要弯曲的方向和角度，控制所述第一电磁线圈(2)、第二电磁线圈(3)、第三电磁线圈(5)和第四电磁线圈(6)产生相应的磁场，由此驱动磁性机械手(13)的弯曲方向和角度。

2.如权利要求1所述的一种基于磁控微纤维阵列的微单元组装系统，其特征在于，还包括设置在培养皿(9)底部的排液管(14)，用于排出培养皿(9)内多余液体。

3.如权利要求1所述的一种基于磁控微纤维阵列的微单元组装系统，其特征在于，所述磁性机械手(13)的内芯由PDMS和NdFeB颗粒混合后固化制得，外部水凝胶是在内芯基础上生长制得。

4.一种权利要求1所述的微单元组装系统的组装方法，其特征在于，包括：

步骤1、打开第一送液管(7)、第二送液管(8)、第三送液管(10)及第四送液管(11)中的其中一个送液管，流出含有一个微血管二维环形单元(12)的培养液后，关闭；

步骤2、显微镜及视觉系统(4)检测到落入培养液中的微血管二维环形单元(12)，分析其姿态和位置，计算出抓取这个微血管二维环形单元(12)所用的磁性机械手(13)的弯曲方向和弯曲角度，并产生相应的指令发给第一电磁线圈(2)、第二电磁线圈(3)、第三电磁线圈(5)和第四电磁线圈(6)；

步骤3、第一电磁线圈(2)、第二电磁线圈(3)、第三电磁线圈(5)和第四电磁线圈(6)在所述指令的控制下产生磁场，使得磁性机械手(13)发生相应的弯曲；所述显微镜及视觉系统(4)获得磁性机械手(13)图像，根据图像检测磁性机械手(13)的弯曲是否达到要求；

步骤4、抓取完成后，再由另外一个送液管送出含有微血管二维环形单元(12)的培养液，返回步骤2继续执行抓取，直到微血管二维环形单元(12)累积到期望长度；其中，检测到培养皿(9)内液面达到要求时，排除多余液体。

5.如权利要求4所述的一种基于磁控微纤维阵列的微单元组装系统的组装方法，其特征在于，当送出的培养液中不含微血管二维环形单元(12)时，则重新送液；如果含有多个，则仅对状态最优的一个进行抓取。