[发明专利]一种用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法

权利要求书

1.一种用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过接连荧光显微镜的CCD相机采集细胞图像，通过图像处理算法识别出待提取目标线粒体的位置和姿态角，所述图像处理算法为：

其中，长轴L，短轴l，角度θ表示细胞内特征点的经度，表示长轴L和xy平面的夹角，L_xy表示长轴在xy平面上的投影距离；表示细胞质心在xy平面上的投影向量；

(2)通过光镊处于不同的操作模式分别实现细胞位置和姿态角的精确控制；

(3)通过微流控芯片外接泵加负压，使得目标细胞牢牢固定在微流控芯片通道中保持位姿不变；

(4)利用视觉反馈控制策略将玻璃微管尖端移动到待提取目标线粒体附近，基于玻璃微管机动平台三自由度动力学模型，设计了鲁棒控制策略自动化实现玻璃微管的精确定位：

其中，是系统的惯性矩阵，是玻璃微管位置坐标，是阻尼系数，是重力，τ＝[τ_x,τ_y,τ_z]^T是平台输入力矩； 其中M和B均为对角方阵，

设计的玻璃微管定位鲁棒控制策略如下：

τ＝τ₀+τ_s，

其中

τ_s＝-KTanh(S_r),

Tanh(S_r)＝[tanh(S_r1),tanh(S_r2),tanh(S_r3)]^T,

其中M₀,B₀,和G₀是系统参数M,B,和G的标称值，为已知部分； K＝diag{k₁,k₂,k₃}是正定的增益矩阵，Tanh(·)是标准的双曲正切函数，q_e＝q-q_d是位置跟踪误差； 其中S_r定义如下：

α为正常数；

(5)通过玻璃微管外接的泵施加的负压将待提取线粒体抽取出目标细胞。

2.根据权利要求1所述的用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法，其特征在于，步骤(1)通过利用细胞特征点在显微镜像平面xy上的投影变化实时获取目标细胞的姿态角。

3.根据权利要求1所述的用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法，其特征在于，步骤(2)光镊不同的操作模式为利用受控的光镊作用在细胞旋转模式，使得目标细胞旋转，使得待提取目标线粒体靠近玻璃微管尖端一侧；或利用受控的光镊作用在细胞平动模式，使得目标细胞平动到微流控芯片的通道。

4.根据权利要求1或3所述的用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法，其特征在于，步骤(2)所述目标细胞的旋转姿态角精度小于2度，位置误差小于0.5微米。

5.根据权利要求1所述的用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法，其特征在于，步骤(3)中通过设计微流控芯片通道的尺寸实现细胞位姿的固定。

6.权利要求1所述的用于体外自动化提取目标细胞线粒体的方法能够运用于其他细胞器的提取。