【技术实现步骤摘要】
一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置及其方法
本专利技术涉及用于生命科学领域显微注射系统的无透镜成像技术和超微量注射控制技术,具体涉及一种利用线阵图像传感器在无透镜的情况下对毛细玻璃注射针中液面进行成像,测量其位置变化,从而对微量注射泵进行闭环控制的新型方法,主要应用于在对胚胎、细胞、斑马鱼幼鱼等微小生物体进行显微注射过程中,对针管内液面进行实时检测,从而产生反馈对注射量实现精确控制。
技术介绍
随着生命科学技术的进步,基于胚胎、细胞以及斑马鱼幼鱼、线虫、果蝇等微小生物体进行基因、药物以及发育学研究成为了一种普遍使用的研究方法。由于这些实验对象仅有数微米到数百微米的尺度,因此使用毛细玻璃针在显微镜下进行的显微注射技术,成为了将外源物质如基因、药物等注入微生物体内应用最为广泛的操作方法。目前常见的显微注射系统,是将拉针仪拉制好的毛细玻璃针,使用持针器连接在微量注射泵上进行注射的,如图1所示。操作者将样本置于显微镜下,操纵持针装置,将玻璃针插入实验对象体内,启动注射泵完成注射。毛细玻璃针的尖端直径一般为5~20μm,玻璃针直段直径一般约为1mm,内径有不同规格,常用内径为0.5mm。对于20nL以下的注射量,一般使用以气压驱动的微量注射泵做为驱动器件。使用气泵进行微量注射是目前最为成熟的注射手段,国际上成熟的商业化的微量注射泵是通过调节保持压力、注射压力以及注射时间来调节单次注射量。其中保持压力是用来克服玻璃针内液体的毛细力、液体重力等影响,从而维持玻璃针内的液面平衡。当进行注射时,注射泵使用注射压力来克服毛细力,打破液面平衡,进而推动液面前进实现 ...
【技术保护点】
1.一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置,所述装置包括注射泵和持针器(e),持针器(e)用于夹持注射针(c),注射泵用于提供注射所需动力,其特征在于,所述装置还包括无透镜光学液位传感器和微量注射控制单元,无透镜光学液位传感器设置在注射针(c)外壁上,用于测量注射针(c)内液位变化;微量注射控制单元设置在持针器(e)上,用于检测液位变化情况,修正注射泵的注射压力,使注射针(c)内液位达到稳定;无透镜光学液位传感器包括微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)、平行光源(4)和夹持外壳(6),平行光源(4)设置在注射针(c)的外侧壁上,减光膜(1)设置在注射针(c)的外侧壁上且位于平行光源(4)的透射面,减光膜(1)外表面设置有微型线阵图像传感芯片(5),夹持外壳(6)将微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)和平行光源(4)包裹在内,平行光源(4)产生的透射光穿透透明的玻璃材质的注射针(c)管,经过减光膜(1)将平行光源(4)的强度减弱至微型线阵图像传感芯片(5)的感光范围内,最终射入微型线阵图像传感芯片(5)中,由微型线阵图像传感芯片(5)测量注射针(c)内液位变化。
【技术特征摘要】
1.一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置,所述装置包括注射泵和持针器(e),持针器(e)用于夹持注射针(c),注射泵用于提供注射所需动力,其特征在于,所述装置还包括无透镜光学液位传感器和微量注射控制单元,无透镜光学液位传感器设置在注射针(c)外壁上,用于测量注射针(c)内液位变化;微量注射控制单元设置在持针器(e)上,用于检测液位变化情况,修正注射泵的注射压力,使注射针(c)内液位达到稳定;无透镜光学液位传感器包括微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)、平行光源(4)和夹持外壳(6),平行光源(4)设置在注射针(c)的外侧壁上,减光膜(1)设置在注射针(c)的外侧壁上且位于平行光源(4)的透射面,减光膜(1)外表面设置有微型线阵图像传感芯片(5),夹持外壳(6)将微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)和平行光源(4)包裹在内,平行光源(4)产生的透射光穿透透明的玻璃材质的注射针(c)管,经过减光膜(1)将平行光源(4)的强度减弱至微型线阵图像传感芯片(5)的感光范围内,最终射入微型线阵图像传感芯片(5)中,由微型线阵图像传感芯片(5)测量注射针(c)内液位变化。2.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置,其特征在于,平行光源(4)包括LED发光元件、导光纤维和均光膜,LED发光元件、导光纤维和均光膜从外至内依次贴合排列。3.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置,其特征在于,控制单元包括驱动电路(3)和柔性电路板(2),驱动电路(3)设置在持针器(e)上,驱动电路(3)通过柔性电路板(2)连接微型线阵图像传感芯片(5),柔性电路板(2)用于采集微型线阵图像传感芯片(5)的测量信息,根据该信息修正注射泵的注射压力,驱动电路(3)用于按照柔性电路板(2)发送的注射压力,驱动注射泵工作。4.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置,其特征在于,微型线阵图像传感芯片(5)是一种在y方向上仅有一列或几列感光单元的图像传感芯片,在x方向上有数百或数千感光单元的图像传感芯片。5.根据权利要求1所述的一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置实现的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤一、平行光源(4)发出的光穿透透明的玻璃材质的注射针(c),经过减光膜(1)进入微型线阵图像传感芯片(5),注射针(c)内的液面在微型线阵图像传感芯片(...
【专利技术属性】
技术研发人员:佟明斯,于兴虎,高会军,张林琦,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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