[发明专利]一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法

权利要求书

1.一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1，在离线条件下对荧光染色细胞核进行三维定位，并与在明场下确定的极体三维位置进行对比，确定细胞核相对于极体的三维分布，具体为：

对极体的三维位置进行确定时：以极体移动到焦平面上，焦平面的高度为极体在深度方向上的位置，极体的轮廓中心为极体在水平方向的位置，所述极体的轮廓由极体轮廓检测算法获得；细胞核的三维位置由细胞核自动聚焦方法确定，在聚焦过程中实时计算荧光场中细胞核轮廓面积，以轮廓面积的极小值来确定细胞核的深度位置，细胞核的水平位置由聚焦时细胞核轮廓中心点的坐标确定；细胞核相对极体的三维分布通过高次曲面拟合确定，分布范围通过覆盖分布区域90％以上的采样点的外接椭球边界来表示；

S2，通过三维有限元建模获得微针在细胞内移动时，由细胞形变导致的细胞核相对于微针位置的动态漂移轨迹；其中：进行三维有限元建模的具体方法为：将细胞核建模为细胞质的一部分，微针建模为刚性体，在三点钟方向刺入细胞后针口撤退至原来胞质边缘后再开始在细胞内进行运动；细胞核的整体位置动态漂移由细胞核中心位置动态漂移代表，细胞核相对于微针斜口中心的轨迹用来表示细胞核位置动态漂移；

S3，利用二值因析设计法确定微针在细胞内移动时，影响细胞核位置动态漂移轨迹的主导因素；

S4，拟合微针胞内轨迹参数与细胞核位置动态漂移轨迹参数的关系曲线；

S5，确定对细胞核进行操作时，接近细胞核的微针胞内运动轨迹；

S6，控制器控制微针沿设定的胞内运动轨迹接近细胞核并完成细胞核操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，在步骤S3中，所述二值因析设计法用于分析各种参数对于细胞核动态漂移的轨迹长度以及轨迹方向的影响，具体考量的参数为：透明带与胞质杨氏模量之比、透明带厚度与胞质半径之比、卵周隙尺寸、微针直径、微针移动距离、微针移动方向、细胞核相对于极体位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，所述细胞核相对于极体位置这一参数对细胞核位置动态漂移轨迹的影响通过步骤S1中确定的细胞核分布椭球体的六个顶点以及中心点来确定。

4.根据权利要求3所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，步骤4具体为：根据步骤S3确定的主导影响因素，对细胞核相对极体分布椭球的6个顶点和中心点处细胞核位置动态漂移轨迹参数与微针胞内轨迹参数进行曲线拟合，其余分布区域内点的细胞核位置动态漂移轨迹参数与微针胞内移动参数的关系曲线由以上7个点结果线性插值获得。

5.根据权利要求4所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，步骤S5具体为：根据细胞核操作要求确立微针与细胞核相对位置的需求函数，利用步骤S1和步骤S4中确定的细胞核三维分布椭球与微针运动参数与细胞核位置动态漂移轨迹参数的关系曲线，计算出任何微针胞内运动轨迹下细胞核分布椭球每个点新的位置与相应的函数期望；通过遍历微针运动轨迹，获得满足该需求的接近细胞核的微针运动轨迹。

6.根据权利要求1所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，步骤S6中，利用PID控制器对微针胞内运动进行控制，具体为：PID控制器根据步骤S5中确定的微针胞内运动轨迹，并按照实际检测微针位置与设定位置的差值对微针运动进行修正，使之沿设定轨迹运动接近细胞核；其中，所述微针的实际位置由微针内气液交界面顶点确定。

7.根据权利要求6所述的一种基于细胞核位置动态漂移建模的细胞核操作方法，其特征在于，步骤S6中，所述的细胞核操作为细胞去核操作时，微针由PID控制器控制沿设定轨迹运动至接近细胞核之后，通过在微针内施加负压定量抽取胞质进行去核操作。