CN113293094B - 液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法 - Google Patents

液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法，包括:拾取组件和气压控制装置；拾取组件包括圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板和智能黏附膜，透明侧板上端密封围设在圆柱形框架上，凸透镜顶板密封安装在圆柱形框架上，智能黏附膜密封安装在透明侧板下端端部，用于拾取和转移液滴，圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板及智能黏附膜围成一密闭腔体；气压控制装置与密闭腔体连接，用于改变密闭腔体内的压力。本装置可以通过表面具有微结构的智能黏附膜来无损拾取和转移不同大小的液滴，解决传统液滴拾取和转移时对液滴造成损伤的限制，来开发一种新型黏附的技术研究方向；与现有的技术相比，本发明更加创新、简便。

Description

液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法
技术领域
本发明涉及液滴无损拾取和转移技术领域，尤其是涉及一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法。
背景技术
表面黏附的研究一直着重在如何提高黏附力上，高黏附在牢固黏合的同时也带来了很难脱附的问题，会造成一些困扰，因此需要能够切换高低黏附的结构和方法。在人工授精的过程中，很重要的一步是将精子转移到卵子内。目前常用的方法是使用吸管将精子吸起后转移。这种方法虽然简单，但在吸取的过程中会对精子造成损伤，降低精子的存活率，并且在转移的过程中稍有不慎就会将精子掉落，降低了转移的成功率。将能够切换高低黏附状态的结构应用于精子拾取与转移中，可以实现对精子的无损拾取和转移。
因此，实有必要设计一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法，以克服上述问题。
发明内容
为了避免上述问题，提供了一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法，它提供了一种不损伤液滴表面的拾取和转移方法，来解决传统拾取和转移液滴的限制，开发一种新型液滴拾取和转移的技术研究方向。
本发明提供的一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法，包括：拾取组件和气压控制装置；
拾取组件包括圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板和智能黏附膜，透明侧板上端密封围设在圆柱形框架上，凸透镜顶板密封安装在圆柱形框架上，智能黏附膜密封安装在透明侧板下端端部，用于拾取和转移液滴，圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板及智能黏附膜围成一密闭腔体；
气压控制装置与密闭腔体连接，用于改变密闭腔体内的压力。
优选地，凸透镜顶板的材质为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种，凸透镜的焦点位于智能黏附膜的中心位置。
优选地，气压控制装置包括标有刻度的透明手柄及压力调节杆，透明手柄为中空结构，其一端与密闭腔体连通，压力调节杆可移动调节的密封伸入透明手柄的另一端，通过改变压力调节杆的位置调节密闭腔体的压力。
优选地，透明手柄上设有卡扣，用于卡紧固定压力调节杆在透明手柄上的位置。
优选地，透明手柄上设有压力按钮且通过透明手柄与密闭腔体连通，按压压力按钮，密闭腔体内压力增大。
优选地，透明侧板上设有用于与外界连通的压力阀。
优选地，智能黏附膜的表面具有微柱阵列。
优选地，智能黏附膜的材质为硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯中的任一种。
优选地，圆柱形框架或者透明侧板上设有LED灯，其聚焦在智能黏附膜的中心位置。
一种液滴无损拾取和转移的手持装置的操作方法，包括以下主要步骤：
步骤一：先关闭压力阀（若是设置有压力阀）；根据液滴大小，调节气压控制装置（若是气压控制装置包括透明手柄及压力调节杆，调节压力调节杆的位置，改变密闭腔室的气压到预定值），使智能黏附膜处于合适的曲率（若是透明手柄上设有卡扣，按下卡扣，使压力调节杆处于锁定状态）；
步骤二：垂直放下该手持装置利用智能黏附膜的黏附力拾取液滴并转移液滴；
步骤三：若是设置有压力按钮，按压压力按钮，若是没有压力按钮，让具有微柱阵列的表面向一侧倾斜，释放液滴至目标位置。
步骤四：若是相同尺寸的液滴则重复上述步骤二、三；若是不同尺寸的液滴，则松开卡扣（若是设置有卡扣），重复一、二、三。
步骤五：使用完毕后，打开压力阀（若是设置有压力阀），将气压控制装置恢复至初始位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置可以通过表面具有微结构的智能黏附膜来无损拾取和转移不同大小的液滴，解决传统液滴拾取和转移时对液滴造成损伤的限制，来开发一种新型黏附的技术研究方向；与现有的技术相比，本发明更加创新、简便。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的一种液滴无损拾取和转移的手持装置及操作方法的结构示意图；
图2为本发明一优选实施例的智能黏附膜上一种微柱阵列示意图；
具体实施方式的附图标号说明：
1、拾取组件，11、圆柱形框架，12、透明侧板，13、凸透镜顶板，14、智能黏附膜，
2、气压控制装置，21、透明手柄，22、压力调节杆，23、压力按钮，
3、锁定装置，31、压力阀，32、卡扣，
4、LED灯，
5、电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，一种液滴无损拾取和转移的手持装置，包括：拾取组件和气压控制装置。其中，拾取组件包括圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板和智能黏附膜；透明侧板上端密封围设在圆柱形框架上，凸透镜顶板密封安装在圆柱形框架上，智能黏附膜密封安装在透明侧板下端端部，用于拾取和转移液滴，圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板及智能黏附膜围成一密闭腔体。且气压控制装置与密闭腔体连接，用于改变密闭腔体内的压力。
如图1所示，气压控制装置包括标有刻度的透明手柄及压力调节杆，透明手柄为中空结构，其一端与密闭腔体连通，压力调节杆可移动调节的密封伸入透明手柄的另一端，通过改变压力调节杆的位置调节密闭腔体的压力。具体的，透明手柄表面具有刻度，通过改变压力调节杆到预定刻度进行抽气，定量地改变腔室的气压，实现智能黏附膜的定量曲率变化，其具有人体工学结构设计。
同时，在透明手柄上设有压力按钮且通过透明手柄与密闭腔体连通，按压压力按钮，密闭腔体内压力增大。且压力按钮表面可设置为类指纹防滑结构，可以通过按压来改变密闭腔体的气压。
且，在透明手柄上设有卡扣，用于卡紧固定压力调节杆在透明手柄上的位置。在透明侧板上也设有用于泄压与外界连通的压力阀。压力阀和卡扣均可称为锁定装置，压力阀在密闭腔室透明侧板上，开启压力阀后腔体与外界连通，腔室气压与大气压相同，使智能黏附膜不会长期处于紧绷状态，增加膜的使用寿命；关闭压力阀后，腔室处于密闭状态，可以通过气压控制装置调节腔室气压，卡扣在透明手柄上部，用于锁定压力调节杆的位置，保证密闭腔室内气压稳定。
如图1和图2所示，智能黏附膜的表面具有微柱阵列，增强黏附，依靠黏附力拾取液滴。通过按压压力按钮，或者让具有微柱阵列的表面向特定方向倾斜，释放液滴，通过膜的曲率变化来实现拾取和释放不同尺寸的液滴。
微柱的横断面是三角形、圆形、多边形中的一种或几种混合，其排列方式可以是四方、六方、同心圆排列中的任一种；材质可为硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯中的任一种，具有很好的生物相容性，无毒无害，不会对液滴造成损伤。
同时，凸透镜顶板的材质可为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种，凸透镜的焦点位于智能黏附膜的中心位置，对液滴起到放大作用，便于锁定观察。
在圆柱形框架或者透明侧板上设有LED灯，LED灯为环形带，安装在密闭腔室上框架内侧，起照明作用，光斑聚焦在智能黏附膜的中心位置，更清晰地看到液滴及位置，便于观察。其在透明手柄和圆柱形框架连接处的底部安装有电源，为LED灯照明供电，由两节5号电池及电池仓组成，价格便宜、更换方便。
实施例1：
本实施例中，智能黏附膜的材质为硅橡胶，膜半径为1.5cm，且智能黏附膜表面微柱横断面为圆形，半径为9.5μm，微柱高度为10μm，排列方式为边长1.5cm的正六边形，每列微柱的间距为40μm。凸透镜顶板的材质为聚碳酸酯，凸透镜半径为1.5cm。
一种无损拾取和转移液滴的方法，包括以下主要步骤：
（1）关闭透明侧板上的压力阀；
（2）拔出压力调节杆至透明手柄表面刻度5cm位置处，使智能黏附膜拱起至合适曲率，按下卡扣，使压力调节杆处于锁定状态；
（3）垂直放下手持装置利用智能黏附膜的黏附力拾取约5μl的液滴并转移；
（4）按压压力按钮释放液滴至目标位置。
实施例2：
本实施例中，智能黏附膜的材质为聚烯烃，膜半径为1.5cm，且智能黏附膜表面微柱横断面为等边三角形，边长为25μm,微柱高度为10μm，排列方式为边长2cm的正四边形，每列微柱的间距为40μm。凸透镜顶板103的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，凸透镜半径为1.5 cm。
一种无损拾取和转移液滴的方法，包括以下主要步骤：
（1）关闭透明侧板上的压力阀；
（2）拔出压力调节杆至透明手柄表面刻度8cm位置处，使智能黏附膜拱起至合适曲率，按下卡扣，使压力调节杆处于锁定状态；
（3）垂直放下手持装置利用智能黏附膜的黏附力拾取约8μl的液滴并转移；
（4）按压压力按钮或向等边三角形底边方向倾斜释放液滴至目标位置。
实施例3：
本实施例中，智能黏附膜的材质为硅橡胶，膜半径为1.5cm，且智能黏附膜表面微柱横断面为圆形，半径为9.5μm，微柱高度为10μm，排列方式为最大半径为1.5cm的同心圆，每个同心圆间隔为40μm。凸透镜顶板的材质为聚苯乙烯，凸透镜半径为1.5cm。
一种无损拾取和转移液滴的方法，包括以下主要步骤：
（1）关闭透明侧板上的压力阀；
（2）拔出压力调节杆至透明手柄表面刻度6 cm位置处，使智能黏附膜拱起至合适曲率，按下卡扣，使压力调节杆处于锁定状态；
（3）垂直放下手持装置利用智能黏附膜的黏附力拾取约6μl的液滴并转移；
（4）按压压力按钮释放液滴至目标位置。
上述实施例使用完毕后，打开腔体侧板上的压力阀，将压力调节杆恢复至初始位置，并关闭卡扣。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于，包括：拾取组件和气压控制装置；
拾取组件包括圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板和智能黏附膜，透明侧板上端密封围设在圆柱形框架上，凸透镜顶板密封安装在圆柱形框架上，智能黏附膜密封安装在透明侧板下端端部，用于拾取和转移液滴，圆柱形框架、透明侧板、凸透镜顶板及智能黏附膜围成一密闭腔体；
气压控制装置与密闭腔体连接，用于改变密闭腔体内的压力；
智能黏附膜的表面具有横断面为三角形的微柱阵列；
其中，智能黏附膜的材质为硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯中的任一种。
2.如权利要求1中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：凸透镜顶板的材质为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种，凸透镜的焦点位于智能黏附膜的中心位置。
3.如权利要求1中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：气压控制装置包括标有刻度的透明手柄及压力调节杆，透明手柄为中空结构，其一端与密闭腔体连通，压力调节杆可移动调节的密封伸入透明手柄的另一端，通过改变压力调节杆的位置调节密闭腔体的压力。
4.如权利要求3中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：透明手柄上设有卡扣，用于卡紧固定压力调节杆在透明手柄上的位置。
5.如权利要求3中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：透明手柄上设有压力按钮且通过透明手柄与密闭腔体连通，按压压力按钮，密闭腔体内压力增大。
6.如权利要求1中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：透明侧板上设有用于与外界连通的压力阀。
7.如权利要求1中所述的液滴无损拾取和转移的手持装置，其特征在于：圆柱形框架或者透明侧板上设有LED灯，其聚焦在智能黏附膜的中心位置。
8.如权利要求1至7中任一所述的液滴无损拾取和转移的手持装置的操作方法，其特征在于，包括以下主要步骤：
步骤一：根据液滴大小，调节气压控制装置，使智能黏附膜处于合适的曲率；
步骤二：垂直放下该手持装置利用智能黏附膜的黏附力拾取液滴并转移液滴；
步骤三：让具有微柱阵列的表面向一侧倾斜，释放液滴至目标位置；
步骤四：若是相同尺寸的液滴则重复上述步骤二、三；若是不同尺寸的液滴，则重复步骤一、二、三；
步骤五：使用完毕后，将气压控制装置恢复至初始位置。
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