CN105018333A - 一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构 - Google Patents

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Abstract

一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，包括叠堆型压电陶瓷及其固定杆、显微注射器、滑块、上滑台和下滑台、弹簧以及若干辅助固定件，其利用粘滑驱动原理来传递压电陶瓷的输出位移，既能保证注射器输出位移的精度，也能使其获得较大的位移行程。同时利用粘滑驱动原理来驱动显微注射器对细胞进行操作时，一定的位移进给量可分多步进行操作，因此每步小位移所产生的惯性力较小，从而对细胞损伤较小。同时该注射机构结构简单，适合大批量生产。

Description

一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构
技术领域
本发明涉及显微注射设备技术领域，尤其涉及一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构。
背景技术
在生物工程中，显微操作是细胞培养、基因注射等再生技术的关键，实现显微注射的自动化对于生物工程的发展有重大的推进作用。显微注射器是生物科学领域进行细胞核移植、显微注射及转基因注射显微操作必备的装置，而显微注射机构则是纤维注射环节中的关键机构。现有的细胞注射普遍采用机械传动式、液压球铰式等驱动方式进行显微注射，操作者为减小微注射针刺膜引起的细胞变形，大多会采用注射针回吸的方法在细胞膜上凿出一个通孔，供微注射针进退。该过程操作繁琐、生产效率低且易损伤细胞。最新细胞注射技术中出现了电动微操作手，提高了微注射针初始对针自动化程度，但由于刺膜瞬时速度低及定位精度不高等不足，无法满足细胞注射的实验要求。
现有技术中的微注射装置，该种微注射装置包括具有移动控制旋钮和移动部件的操作器、与移动部件相连的持针器、注射针、通过螺纹连接将持针器和注射针连接的压电陶瓷。这种装置利用压电陶瓷直接驱动微针使其获得位移进给，但是由于注射针的进给位移是由压电陶瓷一次性输出，将会产生很大的惯性冲击力，对细胞损伤较大，同时压电陶瓷的直接输出位移较小只能达到几微米。
因此，业界亟需一种具有改良结构的显微注射机构，可以使注射微针的所需位移分多次进给，使每次小位移进给所产生的惯性冲击力较小，对细胞的损伤较小，同时使微针能获得毫米级的位移行程。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，该机构中压电陶瓷并未直接驱动注射微针，而是通过粘滑驱动原理来间接的使微针获得输出位移。，该机构使得注射微针的所需位移分多次进给，因而每次小位移进给所产生的惯性冲击力较小，对细胞的损伤较小，大大提高了细胞注射的成功率。同时也使得微针能获得毫米级的位移行程，提高了细胞注射的效率。同时该机构结构简单，获得的精度高，适合产业化大批量生产。
根据本发明的目的提出的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，包括压电陶瓷、固定连接杆、显微注射器、滑块、上滑台、下滑台，所述固定连接杆置于所述压电陶瓷的一端，所述滑块置于所述压电陶瓷的另一端，所述滑块置于所述上滑台与下滑台之间，所述显微注射器贯穿于所述上滑台，当所述压电陶瓷给定信号时，滑块与上滑台、下滑台之间产生粘滑驱动，上滑台带动显微注射器运动。
优选的，所述显微注射机构还包括弹簧与调整螺栓，置于所述上滑台与下滑台之间，调节所述滑块与上滑台、下滑台之间的摩擦力。
优选的，所述压电陶瓷采用堆叠型压电陶瓷。
优选的，所述压电陶瓷与所述滑块通过螺纹连接。
优选的，所述上滑台具有通孔，所述显微注射器安装在所述通孔中。
优选的，所述上滑台具有调节螺钉，所述通孔通过调节螺钉进行预紧。
优选的，所述压电陶瓷包括主体部、位于主体部一端的连接柱，以及位于主体部另一端的压接部。
优选的，所述显微注射器包括端部的微针、显微注射器中放置的尼龙管、夹持杆、微针夹持头。
优选的，所述信号选用锯齿波信号。
优选的，当所述锯齿波信号缓慢上升时，所述上滑台带动显微注射器缓慢前进，当所述锯齿波信号快速下降时，所述上滑台和显微注射器与地面相对静止，当施加一个锯齿波信号后，所述上滑台带动显微注射器前进一段位移，当连续施加锯齿波信号时，显微注射器能够连续前进到达指定位置。
与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：
采用粘滑驱动原理，摒弃了传统的压电陶瓷直接驱动微针的方式，避免了微针由于一步进给而产生较大的惯性冲击，其利用粘滑驱动原理来驱动显微注射器对细胞进行操作时，一定的位移进给量可分多步进行操作，因此每步小位移所产生的惯性力较小，从而对细胞损伤较小，由此大大提高了细胞注射的成功率。
采用粘滑驱动的原理，使得微针能获得毫米级的位移行程，既能保证注射器输出位移的精度，也能使其获得较大的位移行程，提高了细胞注射的效率。
机构结构简单，获得的精度高，适合产业化大批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例中显微注射机构的立体结构示意图
图2是本发明优选实施例中显微注射机构中压电陶瓷的立体结构示意图
图3是本发明优选实施例中滑块的立体结构示意图
图4是本发明优选实施例中下滑台的立体结构示意图
图5是本发明优选实施例中上滑台的立体结构示意图
图6是本发明优选实施例中显微注射器的部分结构示意图
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：1.固定连接杆；2.压电陶瓷；3.滑块；4.下滑台；5.弹簧；6.调整螺栓；7.微针；8.显微注射器；9.上滑台；10.调节螺钉；
21.压接部；22.主体部；23.连接柱；
31.滑块摩擦部分；32.滑块螺柱；
81.尼龙管；82.夹持杆；83.微针夹持头；84.微针连接部。
具体实施方式
正如背景技术中所述，现有的微注射装置，利用压电陶瓷直接驱动微针使其获得位移进给，但是由于注射针的进给位移是由压电陶瓷一次性输出，将会产生很大的惯性冲击力，对细胞损伤较大，同时压电陶瓷的直接输出位移较小，只能达到几微米。
下面，将对本发明的具体技术方案做详细介绍。
请参见图1，本发明中的显微注射机构，包括压电陶瓷2、固定连接杆1、显微注射器8、滑块3、上滑台9、下滑台4，压电陶瓷2采用堆叠型压电陶瓷，压电陶瓷2与滑块3通过螺纹连接，传递位移，固定连接杆1置于压电陶瓷2的一端，滑块3置于压电陶瓷2的另一端，滑块3置于上滑台9与下滑台4之间并夹紧，显微注射器8连接于上滑台9，上滑台9具有通孔，显微注射器8安装在通孔中，上滑台9还具有调节螺钉10，通孔通过调节螺钉10进行预紧。另外，在显微注射机构中，还包括弹簧5与调整螺栓6，置于上滑台9与下滑台4之间，用以调节滑块3与上滑台9、下滑台4之间的摩擦力，显微注射器8的端部还具有微针7，即微注射针头。
请参见图2，是压电陶瓷2的立体结构示意图，压电陶瓷2具有较高的定位精度，压电陶瓷2包括主体部22、位于主体部22一端且直径小于主体部22的连接柱23，以及位于主体部另一端的压接部21，压接部21与固定连接杆1的一端连接，连接柱23与滑块3的一端连接。
请参见图3，是滑块3的立体结构示意图，滑块3包括滑块摩擦部分31与滑块螺柱32，滑块摩擦部分31与显微注射器8相互接触，滑块螺柱32与压电陶瓷2之间形成螺纹连接。滑块3的另一端置于上滑台9与下滑台4之间并夹紧。
请参见图4～图5，是下滑台4与上滑台9的立体结构示意图，上滑台9与下滑台4接合，中间夹紧滑块3，在上滑台9与下滑台4之间还包括弹簧5与调整螺栓6，调节滑块3与上滑台9、下滑台4之间的摩擦力，上滑台9中具有通孔，显微注射器8安装在通孔中，贯穿上滑台9。
请参见图6，是显微注射器的部分结构示意图，包括显微注射器的尼龙管81、夹持杆82、微针夹持头83、微针连接部84，此外，微针连接部84的一端连接微针7。
当压电陶瓷2给定信号时，滑块3与上滑台9、下滑台4之间产生粘滑驱动，上滑台9带动显微注射器8运动，信号选用锯齿波信号，当锯齿波信号缓慢上升时，上滑台9带动显微注射器8缓慢前进，当锯齿波信号快速下降时，上滑台9和显微注射器8与地面相对静止，当施加一个锯齿波信号后，上滑台9带动显微注射器8前进一段位移，当连续施加锯齿波信号时，显微注射器8能够连续前进，并到达指定位置。因压电陶瓷2具有较高的定位精度，同时利用粘滑驱动原理来传递压电陶瓷的输出位移，由此既能保证注射器输出位移的精度，也能使其获得较大的位移行程。
本发明中的显微注射机构，包括压电陶瓷2、固定连接杆1、显微注射器8、滑块3、上滑台9、下滑台4，滑块3置于上滑台9与下滑台4之间，显微注射器8贯穿于上滑台9，当压电陶瓷2给定信号时，滑块3与上滑台9、下滑台4之间产生粘滑驱动，上滑台9带动显微注射器8运动。采用了粘滑驱动原理，摒弃了传统的压电陶瓷直接驱动微针的方式，避免了微针由于一步进给而产生较大的惯性冲击，从而对细胞产生损伤，大大提高了细胞注射的成功率。同时也使得微针能获得毫米级的位移行程，提高了细胞注射的效率。同时该机构结构简单，获得的精度高，适合产业化大批量生产。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：包括压电陶瓷、固定连接杆、显微注射器、滑块、上滑台、下滑台，所述固定连接杆置于所述压电陶瓷的一端，所述滑块置于所述压电陶瓷的另一端，所述滑块置于所述上滑台与下滑台之间，所述显微注射器贯穿于所述上滑台，当所述压电陶瓷给定信号时，滑块与上滑台、下滑台之间产生粘滑驱动，上滑台带动显微注射器运动。
2.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述显微注射机构还包括弹簧与调整螺栓，置于所述上滑台与下滑台之间，调节所述滑块与上滑台、下滑台之间的摩擦力。
3.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述压电陶瓷采用堆叠型压电陶瓷。
4.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述压电陶瓷与所述滑块通过螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述上滑台具有通孔，所述显微注射器安装在所述通孔中。
6.如权利要求5所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述上滑台具有调节螺钉，所述通孔通过调节螺钉进行预紧。
7.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述压电陶瓷包括主体部、位于主体部一端的连接柱，以及位于主体部另一端的压接部。
8.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述显微注射器包括端部的微针、显微注射器中放置的尼龙管、夹持杆、微针夹持头。
9.如权利要求1所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：所述信号选用锯齿波信号。
10.如权利要求9所述的一种基于粘滑驱动原理的显微注射机构，其特征在于：当所述锯齿波信号缓慢上升时，所述上滑台带动显微注射器缓慢前进，当所述锯齿波信号快速下降时，所述上滑台和显微注射器与地面相对静止，当施加一个锯齿波信号后，所述上滑台带动显微注射器前进一段位移，当连续施加锯齿波信号时，显微注射器能够连续前进到达指定位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106730106A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 哈尔滨工业大学 机器人辅助的显微注射系统的坐标标定方法
CN112782163A (zh) * 2019-11-08 2021-05-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于细胞实验的多维度精调节分析平台

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1261789A1 (ru) * 1983-12-28 1986-10-07 Институт биологической физики АН СССР Микроманипул тор
CN102268363A (zh) * 2011-06-22 2011-12-07 苏州大学 显微注射机构
CN103391023A (zh) * 2013-07-25 2013-11-13 苏州大学 一种粘滑驱动跨尺度精密运动平台
EP2772722A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-03 Mitutoyo Corporation Form measuring instrument
CN104357314A (zh) * 2014-11-24 2015-02-18 苏州大学 基于摩擦原理的显微注射装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1261789A1 (ru) * 1983-12-28 1986-10-07 Институт биологической физики АН СССР Микроманипул тор
CN102268363A (zh) * 2011-06-22 2011-12-07 苏州大学 显微注射机构
EP2772722A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-03 Mitutoyo Corporation Form measuring instrument
CN103391023A (zh) * 2013-07-25 2013-11-13 苏州大学 一种粘滑驱动跨尺度精密运动平台
CN104357314A (zh) * 2014-11-24 2015-02-18 苏州大学 基于摩擦原理的显微注射装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钟博文 等: "基于粘滑驱动跨尺度精密定位技术的研究现状", 《压电与声光》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106730106A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 哈尔滨工业大学 机器人辅助的显微注射系统的坐标标定方法
CN106730106B (zh) * 2016-11-25 2019-10-08 哈尔滨工业大学 机器人辅助的显微注射系统的坐标标定方法
CN112782163A (zh) * 2019-11-08 2021-05-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于细胞实验的多维度精调节分析平台

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