[发明专利]秀丽隐杆线虫自动化筛选微操作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种秀丽隐杆线虫自动化筛选微操作装置，属于生物医学领域。

背景技术

秀丽隐杆线虫是一种经典的模式生物，由于其通身透明，比较容易观察；加之其作为唯一一个身体中所有细胞均能被逐个盘点并各归其类的生物，自1965年以来已经被广泛用作生命科学的研究对象。

对秀丽隐杆线虫的研究已经取得了瞩目的结果，例如揭示了细胞凋亡现象及机理，发现了RNA沉默现象等重大生命科学课题；这些科研成果的存在，已经为病毒性肝炎、艾滋病和肿瘤等人类顽疾的治疗指明了一条新路。同时，基于秀丽隐杆线虫的生命科学研究仍在行进之中，它将为人类探索生命科学不可替代的物质基础。

由于秀丽隐杆线虫尺寸微小、生命周期短(仅3天)，在进行生物学研究时需要不断地观察并追踪线虫的发育过程，分拣并分类出线虫的幼虫、成虫、尸体等；目前诸多的科研机构都是通过投入人力，实行人工分拣方法，工作量大，分拣效率较低；而国内针对线虫研究的自动化分拣系统的研制很少被研究人员所提及，尤其是固体培养环境下的线虫分拣系统目前还没有研制出来；国外的高通量线虫分拣设备绝大多数是基于液体培养环境下的流式分选法，不便于进行单个线虫的生命科学实验研究，例如需要把某一特定线虫分拣出来进行基因注射实验时，仍然需要人工参与操纵末端微操作手实施具体操作。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种针对微生物筛选、分拣操作的自动化微操作平台，替代人工进行筛选、分拣微操作，降低操作人员的工作强度，保证微操作的效率；本发明通过应用自动化控制理论，结合光学显微视觉，对微生物进行行之有效的微操作。

本发明的秀丽隐杆线虫自动化筛选微操作装置，包括平台基座、三轴自动平台、光学视觉系统、自动调焦装置、操作臂微调装置和末端操作手自动伸缩装置；

平台基座划分为固定连接位置A、固定连接位置B、固定连接位置B′、固定连接位置C、固定连接位置D和固定连接位置E，光学视觉系统安装在平台基座上的位置A、三轴自动平台安装在位置B和位置B′，固定连接位置C用于连接外界实验装置；操作臂微调装置安装在位置D；固定连接位置E用于将本实验装置固定到其它实验平台上；

三轴自动平台包括Y轴自动平台、X轴自动平台、Z轴自动平台、Z轴托架、Y轴托架、Z轴辅助第一托架、Z轴辅助第二托架、Z轴辅助第一导轨和Z轴辅助第二导轨；

Y轴自动平台、X轴自动平台、Z轴自动平台为三个精密移动导轨，每条移动导轨分别配以高精度驱动电机，并且在导轨上设置滑块，Z轴自动平台固定安装在Z轴托架上，Y轴自动平台通过Y轴托架固定安装在Z轴自动平台的滑块上，Z轴辅助第一托架、Z轴辅助第二托架的一端分别连接Z轴辅助第一导轨和Z轴辅助第二导轨，另一端固定安装在Y轴托架上；X轴自动平台固定安装在Y轴自动平台的滑块上，第一目标培养皿、第二目标培养皿安装在X轴自动平台的滑块上；Z轴托架固定连接在平台基座的固定连接位置B处，Z轴辅助第一导轨和Z轴辅助第二导轨固定在平台基座的固定连接位置B′处；Y轴自动平台、X轴自动平台、Z轴自动平台的运动都是解耦运动，分别实现第一目标培养皿、第二目标培养皿的水平前后微移动、水平左右微移动和竖直上下微移动；

光学视觉系统用以采集第一目标培养皿上的图像，然后通过图像处理算法解算出微小生物体在视场中的具体位置，其光路主轴线穿过第一目标培养皿；光学视觉系统包括光学系统架座底板、光学系统架座竖直板、光学系统光源引入座、光学系统调焦前罩、光学系统直角光路转换座和光学系统CCD；

光学系统架座底板安装在平台基座的固定连接位置A处，光学系统架座竖直板一端连接光学系统架座底板，另一端连接光学系统CCD，光学系统CCD连接光学系统直角光路转换座，光学系统直角光路转换座连接光学系统调焦前罩，光学系统调焦前罩安装在光学系统光源引入座上；

自动调焦装置，用以调整光学镜头模块的微焦距，结合光学视觉系统采集的图像，通过图像处理算法自动控制光学镜头模块的变焦运动；自动调焦装置包括光学镜头模块、自动调焦从动轮、自动调焦传送带、自动调焦手轮、自动调焦主动轮；自动调焦从动轮安装在光学镜头模块上，自动调焦从动轮通过自动调焦传送带与自动调焦主动轮连接，自动调焦手轮安装在自动调焦主动轮上，实现手动调节；