[发明专利]一种用于贴壁细胞的自动化显微注射系统及注射方法在审

专利信息
申请号: 202110663870.7 申请日: 2021-06-16
公开(公告)号: CN113337371A 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 贾捷;朱一昕;杜鹏;樊启高;毕恺韬;张林峰;朱高文 申请(专利权)人: 无锡瑞视晶科技有限公司
主分类号: C12M1/00 分类号: C12M1/00;C12M1/36;C12N15/89
代理公司: 常州格策知识产权代理事务所(普通合伙) 32481 代理人: 翟丹丹
地址: 214000 江苏省无锡市惠*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 细胞 自动化 显微 注射 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种用于贴壁细胞的自动化显微注射系统,其特征在于,包括:

载物台,带贴壁细胞再X、Y方向移动,将贴壁细胞移至显微镜视野内;

显微镜,倒置在载物台正上方,用来监控贴壁细胞注射的整个流程;

多自由度机器人,与微量移液器连接,并将微量移液器运送至指定位置;微量移液器与注射泵连接,将待注射液体注入到贴壁细胞内;

图像采集器,用于采集载物台上的图像数据,送入到上位机中,为系统提供视觉反馈。

2.根据权利要求1所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统,其特征在于,多自由度机器人采用视觉伺服将微量移液器运送到指定位置。

3.根据权利要求1所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统,其特征在于,所述贴壁细胞是使用胶原蛋白将细胞固定在培养皿表面。

4.根据权利要求1所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统,其特征在于,多自由度机器人包括三自由度、四自由度、五自由度或六自由度机器人。

5.根据权利要求1-4任一所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1)将待注射细胞放置在载物台上,移到显微镜视野内,将通过多自由度机器人将微量移液器到指定位置完成系统初始化;

步骤2)分割出图像中的细胞,并储存细胞位置;

步骤3)使微量移液器落在焦平面内,调整焦平面位置,并用图像采集器获取的图像与存储的移液器模板图像进行对比,当匹配相似度达到最大时即认为微量移液器落在了焦平面内;

步骤4)用运动历史图像MHI算法计算出微量移液器的与细胞的垂直距离H微米;

步骤5)使用贪心算法求出最短注射路径;

步骤6)使用光流法跟踪微量移液器末端,将其运送到指定的注射位置;

步骤7)将微量移液器沿z轴下降H+h微米,其中h为微量移液器的注射深度,使用注射泵将液体注入到细胞内;

步骤8)将微量移液器抬升到初始高度,根据求出的注射路径,重复步骤6和7直到视野内所有细胞都注射完毕。

6.根据权利要求5所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,步骤2)中使用segnet语义分割模型对显微镜视野内的细胞进行分割。

7.根据权利要求5所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,步骤3)中采用模板匹配算法监控显微镜焦平面的运动,使微量移液器落在焦平面内。

8.根据权利要求5所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,步骤4)中用MHI算法计算方法包括:把运动历史图像中所有像素强度之和记为S(H), u为移液器n次实验中未接触细胞时S(H)的平均值,当S(H)大于u时即移液器与细胞接触,记录此时移液器的z轴数值,将其与初始位置作差,即得移液器与细胞之间的垂直距离H。

9.根据权利要求5所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,步骤5)中,贪心算法引入的数组为D[n][n]用于存储两个细胞之间的欧式距离,将数组D赋值为

(1)

其中(xi,yi)表示第i个细胞图像位置,(xi+1,yi+1)表示第i+1个细胞的图像位置。

10.根据权利要求5所述的用于贴壁细胞的自动化显微注射系统的注射方法,其特征在于,图像采集器包括CCD相机,以每秒30~50帧的速率采集图像信息。

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