[发明专利]一种压电超声显微注射器及压电超声显微注射系统

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术领域生物组织细胞破膜注射，特别是涉及一种压电超声显微注射器及压电超声显微注射系统。

背景技术

随着微生物技术的发展,对单个生物细胞操作的需求越来越大,例如,单精子注射、原核细胞注射、细胞质内注射等.许多有关微操作的设备和系统都已得到快速的发展.细胞的自动化显微注射系统在各方面得到了一系列的研究与发展.如细胞固定机构,细胞注射力控制,视觉系统研究,和对细胞穿刺的位置控制,及对细胞的运动控制等等。显微注射器的好坏直接影响细胞注射的成功率。传统注射是利用注射微针直接穿刺细胞膜，但细胞是弹性体，不易穿刺，易对细胞产生损害。因此，压电驱动显微注射器得到了应用和发展。

传统压电注射器是利用压电陶瓷产生超声振动，带动注射针振动。注射针针尖内部注入一小段水银柱，目的是消弱针尖振动横向摆动。根据超声振动原理：当质点以极大加速度振动时，细胞膜会被撕开，从而达到对细胞破膜的目的。结构上采用后端置入压电陶瓷驱动器，产生超声振动。能量经过注射支撑杆、加持手、针管直到针尖处，中间存在很多能量消耗，需要较大的压电振动功率。同时，振动时会导致针尖产生较大的侧面振动损害细胞。根据有关研究，汞柱并不能减小针尖振动横向偏移，影响较大的是注射液。

黄海波首次提出将压电陶瓷由后置改为前置的方法来优化注射结构。注射器依次包括注射微针、压射室、压电陶瓷和支撑杆等。能量可直接经压射室传递给注射针，结构跨度少、距离短，可大大降低注射针尖的横向振荡。注射微针舍弃了针尖加汞柱的方法，消除毒性汞对细胞及操作人员的潜在损害。但是，该注射结构采用未封装压电陶瓷前后粘结的方式固定压射室和支撑杆，这样会导致压电陶瓷在振动时脱落，不能长期使用。注射微针采用单点柔性固定，固定不稳易发生摆动，横向偏移依然很大。

很多商用注射器也采用了压电方法，例如eppendorf公司的压电破膜仪，也是利用压电陶瓷产生振动凿破细胞膜达到破膜目的，结构采用了压电陶瓷前置的方式，同时对压电陶瓷进行了封装。该压电破膜仪实现了振动打破细胞膜的目的，但是，只是辅助细胞注射，不能完全完成细胞注射的任务，还需要注射针进行注射。依然存在连接不牢的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电超声显微注射器及压电超声显微注射系统，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种压电超声显微注射器，包括依次设置的注射微针、压射组件、压电陶瓷组件以及固定杆，所述压射组件包括柔性的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件分别于第一位置和第二位置对所述注射微针进行支撑。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述第一支撑件和第二支撑件为套设于所述注射微针外部的橡胶垫圈。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述压射组件包括依次设置的第一连接件、第二连接件和压射室，所述压射室的一端连接于所述压电陶瓷组件，所述第一连接件面向所述第二连接件的一端凸伸有第一连接部，所述第二连接件配合所述第一连接部设有第一安装孔，所述第一连接部与第一安装孔之间通过螺纹表面转动固定，所述第一支撑件被所述第一连接部的末端抵持于所述第一安装孔的底端，所述第二连接件面向所述压射室的一端凸伸有第二连接部，所述压射室配合所述第二连接部设有第二安装孔，所述第二连接部与第二安装孔之间通过螺纹表面转动固定，所述第二支撑件被所述第二连接部的末端抵持于所述第二安装孔的底端。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述第一连接件、第二连接件和压射室由3D打印技术制作，所述第一位置和第二位置之间的距离为8.5mm。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述压电陶瓷组件包括封装壳体，该封装壳体具有一中空腔体，所述中空腔体的两端分别连接有销紧螺母和底座，所述中空腔体内设有压电陶瓷和推杆，所述压电陶瓷的一端与底座固定，另一端抵持于所述推杆，所述销紧螺母套设于所述推杆上，所述推杆和销紧螺母之间还设有弹性碟簧。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述推杆通过螺纹外表面与所述压射组件固定。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述底座的一端通过螺纹外表面与所述封装壳体固定，所述底座的另一端向内凹设形成有第三安装孔，该第三安装孔具有螺纹内表面，所述固定杆与所述第三安装孔固定。

优选的，在上述的压电超声显微注射器中，所述底座沿轴线的对称两侧形成有相平行的两个夹持面。