BG66277B1 - A robot for micro- and nano-manipulations - Google Patents
A robot for micro- and nano-manipulations Download PDFInfo
- Publication number
- BG66277B1 BG66277B1 BG10110432A BG11043209A BG66277B1 BG 66277 B1 BG66277 B1 BG 66277B1 BG 10110432 A BG10110432 A BG 10110432A BG 11043209 A BG11043209 A BG 11043209A BG 66277 B1 BG66277 B1 BG 66277B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- micro
- robot
- nano
- piezo
- actuators
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретението се отнася до робот, който ще намери приложение в областта на микро- и нанотехнологиите за автоматизиране на микрои наноманипулации, по-специално, манипулации на биологични клетки.The invention relates to a robot that will find application in the field of micro- and nanotechnology for the automation of micro-nanomanipulations, in particular, the manipulation of biological cells.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен е апарат за микроманипулации на биологични спесимени под оптичен контрол [1], състоящ се от микроманипулатор с хващач, задвижван от управляеми актуатори. Към апарата е монтиран микроскоп с управляема фокусна система и лост за управление, които чрез контролен панел са свързани с управляемите актуатори. Манипулациите се извършват чрез телеуправление.An apparatus for micromanipulation of biological specimens under optical control is known [1], consisting of a micromanipulator with a gripper driven by controlled actuators. A microscope with a controlled focus system and a control lever, which are connected to the controllable actuators through a control panel, is mounted to the apparatus. The manipulations are done through tele-control.
Недостатък на апарата е, че не позволява автоматизация на процеса.The disadvantage of the device is that it does not allow process automation.
Друг недостатък е, че използваните актуатори не са подходящи за бързо проникване в клетки без да разрушат клетъчното ядро.Another disadvantage is that the actuators used are not suitable for rapid cell penetration without destroying the cell nucleus.
Освен това недостатък е, че в процеса на телеуправление съществува риск от заразяване на клетките от оператора, извършващ манипулацията, чрез нарушаване на стерилността на средата.The disadvantage is that in the process of telecontrol, there is a risk of infecting the cells by the operator performing the manipulation by disrupting the sterility of the medium.
Известно е устройство, предназначено за преместване на биологични микрообекти [2] от техния основен субстракт в друг субстракт. Устройството се състои от микроманипулатор с подвижна пипета, която е свързана с микрогенератор за налягане, чрез която се засмукват, фиксират и преместват биологичните обекти.A device is known for moving biological micro-objects [2] from their main substrate to another substrate. The device consists of a micromanipulator with a movable pipette, which is connected to a microgenerator by which the biological objects are sucked in, fixed and moved.
Недостатък на устройството е, че използваните актуатори не позволяват с необходима точност да се извърши инжектиране на клетките.The disadvantage of the device is that the actuators used do not allow the cells to be injected with the required accuracy.
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Задачата на изобретението е да се създаде робот за микроманипулации на биологични клетки, който да позволи автоматизиране на процеса - инжектиране на клетки чрез точно позициониране и ориентиране на пипетата спрямо клетките.It is an object of the invention to provide a robot for micromanipulation of biological cells that enables the automation of the process - injection of cells by accurately positioning and orienting the pipette to the cells.
Задачата се осъществява с робот, включващ макроманипулатор, към който е монтиран микроманипулатор, състоящ се от кухо тяло, в чиято кухина са поместени разпределител, свързан чрез еластична връзка с кухото тяло и три пиезоактуатора, като два от пиезоактуаторите в единия си край са свързани с разпределителя чрез сферични стави, а в другия си край тези пиезоактуатори са свързани с кухото тяло чрез еластични връзки, при което осъществяват позициониращи движения на трети пиезоактуатор, който в единия си край е монтиран към разпределителя, а към другия му край чрез държач е монтирана пипета, която извършва инжектиращи движения. Трите пиезоактуатора са взаимно перпендикулярни, а еластичните връзки са предварително напрегнати.The task is performed with a robot comprising a macromanipulator to which a micromanipulator consisting of a hollow body is mounted, in which a cavity is placed, connected by an elastic connection to the hollow body, and three piezo actuators, with two of the piezoactors connected to one of the piezoactors. at the other end, these piezo actuators are connected to the hollow body by elastic connections, whereby they make positioning movements of a third piezo actuator, which at one end is mounted to the distributor and the other end by a holder is mounted pipette which does injectors movements. The three piezo actuators are perpendicular to each other and the elastic joints are pre-stressed.
Предимство на робота е, че осигурява бързи инжектиращи движения, чрез пиезоактуатор с пипета.The advantage of the robot is that it provides rapid injection movements through a pipette with a pipette.
Друго предимство е, че роботът не разрушава ядрото на клетките в процеса на инжектиране, което е постигнато чрез два взаимно перпендикулярни пиезоактуатора с натегнати еластични стави без хлабина.Another advantage is that the robot does not destroy the nucleus of the cells during the injection process, which is achieved by two mutually perpendicular piezo-actuators with elastic joints without backlash.
Освен това предимство е, че роботът позволява автоматизиране на процеса на инжектиране на клетки, с което се увеличава производителността и се намалява риска от заразяване на клетките.Additionally, the robot allows the automation of the cell injection process, which increases productivity and reduces the risk of cell infestation.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures
Фигура 1 представлява общ вид на робота за микро- и наноманипулации;Figure 1 is a general view of a robot for micro- and nano-manipulations;
фигура 2 представлява разрез в две проекции а) и б) на робота за микро- и наноманипулации.Figure 2 is a sectional view of two projections a) and b) of the robot for micro- and nano-manipulations.
Пример за изпълнение на изобретениетоAn embodiment of the invention
Роботът за микро- и наноманипулации се състои от макроманипулатор 1, към който е монтиран микроманипулатор, състоящ се от кухо тяло 2, в чиято кухина са поместени разпределител 3, свързан чрез еластична връзка 4 с кухото тяло 2 и три пиезоактуатора 5, 6 и 11, като пиезоактуаторите 5 и 6 в единия си край са свързани с разпределителя 3 чрез сферични стави 7 и 8, а в другия си край, тези пиезоактуатори 5 и 6 са свързани с кухото тяло 2 чрез еластичниThe micro- and nano-manipulation robot consists of a macromanipulator 1 to which a micromanipulator consisting of a hollow body 2 is mounted, in which a cavity 3 is connected, through an elastic connection 4 to the hollow body 2, and three piezoactors 5, 6 and 11 , with the piezo actuators 5 and 6 at one end connected to the distributor 3 by spherical joints 7 and 8, and at the other end, these piezo actuators 5 and 6 connected to the hollow body 2 by elastic
66277 Bl връзки 9 и 10, при което те осъществяват позициониращи движения на трети пиезоактуатор 11, извършващ инжектиращи движения, който в единия си край е монтиран към разпределителя 3, а към другия му край чрез държач 12 е монтирана пипета 13. Трите пиезоактуатора 5,6 и 11 са взаимно перпендикулярни, а еластичните връзки 4, 9 и 10 са предварително напрегнати. От една страна на пипетата 13 е разположен обективът на микроскоп 15 за визуализиране на процеса, а под микроскопа 15 е поставен държателят 14 на клетки за инжектиране. Клетките са предварително фиксирани в правоъгълна матрица на държателя на клетки 14. Пиезодвигателите 5, 6 и 11, както и макроманипулаторът 1 и микроскопът 15 са свързани чрез кабели с контролен блок 16.66277 Bl connections 9 and 10, wherein they perform positioning motions of a third piezo actuator 11 that performs injection motions, which is mounted at one end to the distributor 3 and a pipette 13 is mounted to its other end via a holder 12, the three piezo actuators 5, 6 and 11 are mutually perpendicular and the elastic joints 4, 9 and 10 are pre-stressed. On the one side of the pipette 13 is placed the lens of the microscope 15 to visualize the process, and under the microscope 15 is placed the holder 14 of the injection cells. The cells are pre-fixed in a rectangular matrix of the cell holder 14. The piezines 5, 6 and 11, as well as the macromanipulator 1 and the microscope 15 are connected via cables with a control unit 16.
Използване на изобретениетоUse of the invention
За изпълнение на процеса автоматизирано инжектиране на клетки от контролния блок 16 се подават управляващи сигнали към макроманипулатора 1, който довежда пипетата 13 на микроробота в зоната на държателя на клетки 14. От контролния блок 16 се подават управляващи сигнали към пиезоактуаторите 5 и 6 на робота, в резултат на което те извършват позициониращи микропремествания в две перпендикулярни посоки съобразно местата на клетките в правоъгълната матрица на държателя 14. Микроскопът 15 е снабден със CCD камера, която изпраща цифрова картина на процеса в контролния блок 16, където съгласно алгоритъма на управление се извършват корекции в управляващите сигнали към пиезоактуаторите. Сигналите от контролния блок 16 към пиезоактуатора 11 водят до извършване на инжектиращи микродвижения на държача 12 с пипетатаTo perform the process of automated injection of cells from control unit 16, control signals are fed to the macromanipulator 1, which feeds the pipette 13 of the micro-robot into the area of the cell holder 14. From control unit 16, control signals are sent to the piezo actuators 5 and 6 of the robot, as a result, they perform positioning micro-movements in two perpendicular directions according to the locations of the cells in the rectangular matrix of the holder 14. The microscope 15 is provided with a CCD camera that sends a digital image of the process are in the control unit 16, where, according to the control algorithm, adjustments are made in the control signals to the piezo actuators. The signals from the control unit 16 to the piezo-actuator 11 lead to the injection micro-movements of the holder 12 with the pipette
13. Пиезоактуаторът 11 осигурява бързи инжек тиращи движения на пипетата 13, която пробива клетката без да разрушава ядрото й. Така след поредица от позициониращи - инжектиращи микропремествания на пиезоактуаторите 5, 6 и 11, 5 се извършва автоматизирано инжектиране на клетките от матрицата на държателя 14, с което се увеличава производителността и се намалява риска от заразяване на клетките.13. The piezo actuator 11 provides rapid injecting movements of the pipette 13, which pierces the cell without destroying its nucleus. Thus, after a series of positioning - injecting micro movements of the piezo actuators 5, 6 and 11, 5, the cells of the matrix holder 14 are automatically injected which increases productivity and reduces the risk of cell infestation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG10110432A BG66277B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | A robot for micro- and nano-manipulations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG10110432A BG66277B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | A robot for micro- and nano-manipulations |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG110432A BG110432A (en) | 2011-01-31 |
| BG66277B1 true BG66277B1 (en) | 2012-12-28 |
Family
ID=45876986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG10110432A BG66277B1 (en) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | A robot for micro- and nano-manipulations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG66277B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109420241A (en) * | 2017-08-27 | 2019-03-05 | 南京乐朋电子科技有限公司 | A kind of nanometer robot of biological cell emulation |
-
2009
- 2009-07-28 BG BG10110432A patent/BG66277B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG110432A (en) | 2011-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Orientation control of biological cells under inverted microscopy | |
| US20130023052A1 (en) | Manipulator system and manipulation method of micromanipulation target object | |
| US11732275B2 (en) | Cell microinjection system with force feedback | |
| JP6944532B2 (en) | Mirror image microimaging device, posture calibration system for microscopic operation needles, and posture calibration method | |
| US20040235143A1 (en) | System and apparatus for injecting substance into cell | |
| CN104493825B (en) | Micro-nano manipulation robot works in coordination with operation device and the operational approach for microinjection thereof | |
| CN106802300B (en) | A kind of biology microscope operating device of view-based access control model feedback | |
| US10202570B2 (en) | Blade tip-provided micropipette holding apparatus and intracytoplasmic sperm injection method | |
| JP2009202331A (en) | Manipulator, drive method of manipulator, manipulator system, and operating method of minute target object | |
| CN103255049A (en) | Composite piezoelectric injection system and injection method | |
| Dong et al. | Automated robotic microinjection of the nematode worm caenorhabditis elegans | |
| Huang et al. | Visual-based impedance force control of three-dimensional cell injection system | |
| JP2009078345A (en) | Manipulator, manipulator system, and image display device for manipulator, and manipulation system | |
| Kim et al. | Cellular force measurement for force reflected biomanipulation | |
| CN108660072B (en) | Oocyte micro-operation system and method based on auxiliary support of targeting region | |
| Shakoor et al. | A high-precision robot-aided single-cell biopsy system | |
| BG66277B1 (en) | A robot for micro- and nano-manipulations | |
| EP3307869B1 (en) | Testing arrangement for examining a cell culture under the effect of a dynamic force | |
| CN115572670B (en) | Cell micromanipulation device and multi-cell management method | |
| Huang et al. | Integrated vision and force control in suspended cell injection system: Towards automatic batch biomanipulation | |
| KR100475098B1 (en) | Autonomous Bio-Manipulation Factory Apparatus For Manipulating Single Cell | |
| JP6680993B2 (en) | Pipette holder, micromanipulator, and microinjection system | |
| Aoyama et al. | View-expansive microscope system with real-time high-resolution imaging for simplified microinjection experiments | |
| Bahadur et al. | Overview of the automation of embryo biopsy for pre-implantation genetic diagnosis | |
| JP4607927B2 (en) | Micromanipulator |