[发明专利]基于微流控的五通道细胞显微操作手爪及控制方法

权利要求书

1.一种基于微流控的五通道细胞显微操作手爪，其特征在于：

包括CCD摄像机(15)、计算机(16)、控制器(17)、驱动器(18)、五个微量柱塞泵(19)和五通道手爪(21)，五通道手爪(21)与五个微量柱塞泵(19)连接，五个微量柱塞泵(19)经驱动器(18)、控制器(17)、计算机(16)和CCD摄像机(15)依次电连接；

每个微量柱塞泵(19)通过两个装配支撑件(8)安装在安装底座(12)上，安装底座(12)安装在固定板(20)的安装槽(13)上；微量柱塞泵(19)包括步进电机(7)、传动部件(9)、光电传感器(10)和泵头(11)，光电传感器(10)安装在传动部件(9)上，光电传感器(10)与控制器(17)电连接，传动部件(9)的两端分别通过装配支撑件(8)与步进电机(7)和泵头(11)连接；五通道手爪(21)包括手爪基体(6)和五个通道，五通道手爪(21)的手爪基体(6)的末端开设有一个内凹的半球面，半球面上依次开设五个通道，包括手爪第一通道(1)、手爪第二通道(2)、手爪第三通道(3)、手爪第四通道(4)和手爪第五通道(5)，均贯通于手爪基体(6)的根端，五个通道的根端分别与五个微量柱塞泵(19)的五个出水口连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于微流控的五通道细胞显微操作手爪，其特征在于：所述的五通道手爪(21)末端内凹的半球面的直径大于所需操作的细胞的直径，小于所需操作的细胞的直径的1.2倍。

3.根据权利要求1所述的一种基于微流控的五通道细胞显微操作手爪，其特征在于：所述的手爪第三通道(3)开设于五通道手爪(21)顶端内凹的半球面的表面中心处，手爪第一通道(1)、手爪第二通道(2)、手爪第四通道(4)和手爪第五通道(5)均匀间隔分布在手爪第三通道(3)的四周，手爪第一通道(1)和手爪第四通道(4)的连线与手爪第二通道(2)和手爪第五通道(5)的连线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种基于微流控的五通道细胞显微操作手爪，其特征在于：所述的控制器(17)的核心为单片机。

5.根据权利要求1所述的一种基于微流控的五通道细胞显微操作手爪，其特征在于：所述的固定板(20)的安装槽(13)上开设多个槽孔(14)。

6.应用于权利要求1所述装置的一种控制方法，其特征在于：

步骤如下：

1)将所述装置安装在显微操作实验台上；

2)将所述装置中的五个微量柱塞泵(19)的吸入端连接培养液，并进行调试，确保五个微量柱塞泵(19)与五通道手爪(21)之间的液体运输顺利；

3)将五个微量柱塞泵(19)与驱动器(18)、控制器(17)、计算机(16)和CCD摄像机(15)依次电连接，将光电传感器(10)与控制器(17)电连接，控制器(17)控制光电传感器(10)以实现五个微量柱塞泵(19)的零位检测，并进一步检查确保所述装置能正常工作；

4)启动所述装置，CCD摄像机(15)拍摄采集需要操作的细胞当前的姿态信息，将细胞当前的姿态信息传输至计算机(16)中，计算机(16)提取细胞当前的姿态，并通过计算处理得到细胞从当前的姿态调整到目标姿态需要旋转的角度，进而将需要旋转的角度值转化为对应的流量值；

5)将得到的流量值发送到控制器(17)中，控制器(17)将流量值转化为脉冲信号发送给驱动器(18)，驱动器(18)驱动步进电机(7)调节泵头(11)的流量至步骤4)中获得的对应的流量值；

6)泵头(11)调节五通道手爪(21)中五个通道的水流的流量值进而控制五通道手爪(21)中每个通道的水流至各自的流速；

7)同时连通手爪第一通道(1)和手爪第四通道(4)或手爪第二通道(2)和手爪第五通道(5)或者第一通道(1)、手爪第二通道(2)、手爪第四通道(4)和手爪第五通道(5)的所有通道，使得连通的通道中的水流按照步骤6)中得出的各自的流速冲击细胞，驱使细胞旋转，同时连通手爪第三通道(3)，吸附细胞，此时，细胞仅发生旋转运动而不移动，细胞从当前的姿态调整到目标姿态，实现细胞三维姿态的调整。