压电显微切割系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种压电显微切割系统，包括：平台、振动切割部、第一电动操作手、持针器、第二电动操作手、图像采集系统和计算机系统。本实用新型专利技术提供的压电显微切割系统，可以自动定位在所需切割生物组织深度方向任意位置，并可自动完成目标生物组织的切割，还可实现目标组织切片的分离。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物医学
，具体涉及一种压电显微切割系统。
技术介绍
显微切割技术是在显微状态或显微镜直视下通过显微操作系统对欲选取的材料(组织、细胞群、细胞、细胞内组分或染色 体区带等)进行切割分离并收集用于后续研究的技术。其特点是可从构成复杂的组织中获得某一特定的同类细胞或单个细胞。在分子生物学的特定细胞切割，细胞遗传学的特定染色体切割，肿瘤疾病理学的基因检测等方面具有广泛的应用。显微切割分离技术拓宽了基因组学研究的领域和精度，更为分子肿瘤学的发展提供了不可替代的帮助，已日渐成为不可替代的支柱技术之一。早期是从冰冻组织切片上直接在肉眼下用解剖刀刮去不需要的部分，剩下感兴趣的组织。后来发展成在显微操作仪引导下使用带有黏附尖端的解剖针或吸管，进行手动切割或提取。手动直接显微切割直接在显微镜下手持切割用针分离组织或细胞群，此种方式切割精度低，费时费力，可重复性差，而且不能避免污染，只适用于对较大块组织中的局部区域或细胞群进行分离，切割单个细胞十分困难。机械辅助显微切割是利用普通光学显微镜的微调旋钮控制切割针切割细胞，采用玻璃切割针，此方式切割精度较手动直接显微切割的精度有了提高，可以达到对较大的单个细胞的切割，切割精度仍然较低，且不能实现自动化。激光捕获显微切割使用红外激光束切割在薄膜下的组织或细胞，产生的热量少，不会损伤组织的DNA，RNA和蛋白质，可以进行单个细胞，甚至染色体的切割，实现了高度精确，无污染，快速和自动化切割。虽然激光捕获显微切割操作简便，耗时少，取材准确，但需特殊的设备，激光器造价昂贵。国内也有一些压电超声显微切割的装置，但都不能实现切割深度方向可控的全自动切割，使用不方便，效率低，不能保证获得最佳的切割效果，此外在组织切片深度切割方向上不可控。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于提供一种压电显微切割系统。本技术提供的压电显微切割系统，可以自动定位在所需切割生物组织深度方向任意位置，并可自动完成目标生物组织的切割，还可实现目标组织切片的分离。有鉴于此，本技术提供一种压电显微切割系统，包括平台，其可提供置放具有一生物组织的载物片； 振动切割部，其还包括一切割针及一振动体，该切割针与该振动体相连接，该振动体以一振动频率振动并带动所述切割针进行振动，使所述切割针对所述生物组织进行切割动作；第一电动操作手，连接于所述振动切割部，并带动所述切割针实现三自由度的运动；持针器，设于所述平台的上方，用以在生物组织完成切割后取下切片组织；第二电动操作手，连接于所述持针器，并带动所述持针器实现三自由度的运动；图像采集系统，其还包括一 CXD图像传感器和一显微镜，该CXD图像传感器和显微镜相连接以采集所述显微镜所放大的物象；计算机系统，其一输入端连接于所述CXD图像传感器的输出端，其一输出端连接于所述显微镜的输入端，该计算机系统还分别连接于所述第一电动操作手和所述第二电动操作手，以分别控制所述第一电动操作手和所述第二电动操作手实现三自由度的运动。优选的，在上述压电显微切割系统中，所述平台连接于所述计算机系统，该平台 于一空间内进行至少一自由度的位移运动。优选的，在上述压电显微切割系统中，所述显微镜为倒置显微镜。优选的，在上述压电显微切割系统中，所述切割针为压电超声切割针，所述振动体为压电叠堆陶瓷。优选的，在上述压电显微切割系统中，所述振动体的振动频率为0 40KHz，振动幅值为0 7um。优选的，在上述压电显微切割系统中，所述振动切割部还包括一连接部，该连接部的一端与所述切割针固定，该连接部的另一端设有螺纹并与所述振动体固定。本技术提供一种压电显微切割系统。通过计算机系统控制生物组织的切割及切割后将切片组织取下，实现了自动化，克服了手工完成生物组织切片的切割、分离工作时操作者工作强度大、实现困难、费时、易疲劳、人为误差不可避免的缺陷。通过切割针与生物组织恰好接触，获取生物组织表面的位置信息，并以该位置信息作为参考平面，可以定位切割针在生物组织深度方向的位置。附图说明为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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I所示为本技术具体实施例中压电显微切割系统的结构示意图；图2a 2c所示为本技术具体实施例中振动切割部的三种优选结构示意图；图3a 3c所示为本技术具体实施例中切割深度定位方法的原理示意图；图4所示为本技术具体实施例中对振动切割部的针尖进行图像处理后的电镜照片；图5所示为本技术具体实施例中切割针针尖视觉跟踪示意图；图6a 6g所示为利用本技术具体实施例中的压电显微切割系统进行切割的实验结果。具体实施方式本技术的目的是提供一种压电显微切割系统，以克服手工完成生物组织切片的切割、分离工作时操作者工作强度大、实现困难、费时、易疲劳、人为误差不可避免的缺陷。与现有的压电切割相比，本技术所设计的显微切割系统，可以自动定位在所需切割组织切片深度方向任意位置，并可自动完成目标组织切片的切割，利用不同粗细的切割针可实现不同大小区域的切割，最小可完成小于IOum X IOum区域的特定组织切片的切割(能胜任细胞级的切割)，并可实现目标组织切片的分离。为了进一步理解本技术，下面结合实施例对本技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制。参图I所示，压电显微切割系统10包括平台11、振动切割部12、第一电动操作手13、持针器14、第二电动操作手15、图像采集系统和计算机系统16。平台11，其可提供置放具有一生物组织的载物片。平台11连接于计算机系统16， 该平台11于一空间内进行至少一自由度的位移运动。计算机系统16可以控制平台11进行移动，平台11优选为X/Y精密电动载物定位平台，可实现X、Y两自由度的运动。振动切割部12,包括一切割针及一振动体，该切割针与该振动体相连接，该振动体以一振动频率振动并带动所述切割针进行振动，使所述切割针对所述生物组织进行切割动作。切割针优选为压电超声切割针，振动体优选为压电叠堆陶瓷，压电叠堆陶瓷与自带信号发生器宽频带压电陶瓷电源127的一端连接。振动体的振动频率优选为0 40KHz，振动幅值为0 7um。图2a 2c所示为振动切割部的结构示意图。由于在显微切割中，如果切割针和振动体连接不紧，在超声振动时会导致切割针不仅沿其轴向振动，还容易产生水平面内不可控的横向摆动。这样就可能会导致切口不平整、切口变宽、切割不彻底，甚至切割针在切割过程中脱落等。因此本技术实施例中，振动切割部12还包括一连接部，该连接部的一端与切割针固定，该连接部的另一端设有螺纹并与振动体固定。振动切割部12的结构优选自图2a 2c所示的三种方式。图2a中是直接把切割针124塞进一个圆柱形的螺栓(连接部)121上再把螺栓121拧入压电叠堆陶瓷。图2b中连接部122的一端是螺栓状的圆柱体，另一端则是曾十字形的夹持结构，十字形的夹持结构外面用螺帽拧紧固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电显微切割系统，其特征在于，包括 平台，其可提供置放具有一生物组织的载物片； 振动切割部，其还包括一切割针及一振动体，该切割针与该振动体相连接，该振动体以一振动频率振动并带动所述切割针进行振动， 使所述切割针对所述生物组织进行切割动作； 第一电动操作手，连接于所述振动切割部，并带动所述切割针实现三自由度的运动； 持针器，设于所述平台的上方，用以在生物组织完成切割后取下切片组织； 第二电动操作手，连接于所述持针器，并带动所述持针器实现三自由度的运动； 图像采集系统，其还包括一 CXD图像传感器和一显微镜，该CXD图像传感器和显微镜相连接以采集所述显微镜所放大的物象； 计算机系统，其一输入端连接于所述C⑶图像传感器的输出端，其一输出端连接于所述显微镜的输入端，该计算机系统还分...

【专利技术属性】
技术研发人员：汝长海，朱猛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：实用新型
国别省市：