專利名稱：?jiǎn)我患?xì)胞樣本顯微切割方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用來從顯微組織切片中獲取單個(gè)或單一類型細(xì)胞即感興趣的疾病細(xì)胞的方法及該方法的專用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)已經(jīng)從細(xì)胞水平發(fā)展到分子水平，人類要從根本上戰(zhàn)勝疾病，首先必須從分子水平尋找并確定病因，然后才有可能研究治療方案和治療方法。要從分子水平尋找并確定病因，第一步是要獲取疾病細(xì)胞樣本。醫(yī)學(xué)研究表明，在組織切片中，往往只有一部分甚至是幾個(gè)或一個(gè)細(xì)胞發(fā)生病變。例如，在惡性腫瘤組織切片中，癌變前期細(xì)胞和癌變細(xì)胞的相關(guān)子群落，在顯微鏡可見視場(chǎng)內(nèi)，通常不到5％。因此，為了獲得可靠的確定的病因信息，必須從切片中獲取單個(gè)或同一種病變細(xì)胞，用于分子醫(yī)學(xué)分析。目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室或化驗(yàn)室是靠手工在顯微鏡下操作，用吸管、針或刀片直接獲??；這種方法要求操作人員精神高度集中，動(dòng)作特別敏捷，費(fèi)神費(fèi)時(shí)。為了改變這種狀況，有人曾設(shè)計(jì)各種輔助機(jī)構(gòu)—顯微操縱器來完成操作，但細(xì)胞很小，同種細(xì)胞形態(tài)又存在不確定性，靠手工直接操作顯微操縱器很難奏效。
為了提供一種可靠的方法來準(zhǔn)確地獲取特定的細(xì)胞，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院(NIH)的國(guó)家癌癥研究所在1996年，發(fā)明了激光獲取顯微切割(LastrCapture Microdissection)裝置，如圖1所示。Arcturun工程公司在1997年開發(fā)成產(chǎn)品。如圖1所示，該裝置由顯微鏡1，激光系統(tǒng)2和顯微切割器3等部分組成。激光系統(tǒng)2安裝在顯微鏡1中，它由半導(dǎo)體激光器控制器4、半導(dǎo)體激光器5、準(zhǔn)直器6、透鏡7和反射鏡8組成，見圖2。激光束的垂直光路與顯微鏡1的光路同軸。顯微切割器3安裝在顯微鏡1的樣本臺(tái)上方，它由傳送臂9、塑料帽10和透明的EVA熱塑料膜11組成，見圖3。熱塑料膜貼在塑料帽10上，塑料帽安裝在傳送臂9的一個(gè)圓孔內(nèi)。該裝置的工作原理是光面玻璃12上固定組織切片13，置于顯微鏡1的載物臺(tái)上，找到感興趣的區(qū)域，并微調(diào)切片位置，使感興趣的細(xì)胞位于視場(chǎng)中心。接著，移動(dòng)傳送臂，使塑料帽10上的熱塑料膜11放置在感興趣的組織樣本上。然后，啟動(dòng)激光控制器4，激光器5發(fā)出的激光經(jīng)準(zhǔn)直器6后，變成并行光束，準(zhǔn)直光束通過透鏡7和反射鏡8后，聚焦在感興趣的細(xì)胞上，將覆蓋在細(xì)胞上的熱塑料膜11熔化。熔化了的塑料逐漸擴(kuò)散并滲透到組織間的空隙里，塑料迅速冷卻使組織細(xì)胞固化，這樣包埋細(xì)胞的過程與石蠟包埋組織的過程相似。抬起傳送臂9，塑料帽10隨之抬起。這時(shí)，樣本組織會(huì)在聚合物—組織合成物的邊緣被撕裂，隨著塑料帽10的抬起而與組織切片13分開。由于熱塑料膜是貼在塑料帽10上的，在其抬起時(shí)，熱塑料膜隨之起來，并將熱塑料膜熔化時(shí)覆蓋的那部組織從組織切片中撕下和帶起，即感興趣的部分從切片中切割下來，而未被熔化熱塑料滲透的組織尚在玻璃片12上，見圖4。這就意味著，被激光器照射的組織能切下，其余的組織完好無損。這種方法的優(yōu)點(diǎn)有1)保持了被切割下來細(xì)胞形態(tài)的完整性；2)快速可靠。3年多來，他們已經(jīng)開發(fā)成LCM-210、220，UPGD-200和FLUOR-300等產(chǎn)品。這種方法切割樣本的大小取決于聚焦圓形激光光斑的大小?？墒牵∽兗?xì)胞往往是無特定形狀，這種方法難以根據(jù)細(xì)胞或組織的特定形態(tài)進(jìn)行切割。有時(shí)，需要對(duì)較大區(qū)域的同類細(xì)胞進(jìn)行分析，該方法只能靠多次切割來實(shí)現(xiàn)，效率低。并且，盡管熱塑料對(duì)分析沒有影響，但還是會(huì)給樣本分析處理帶來麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種新穎的單一細(xì)胞顯微切割方法及其系統(tǒng)。這種方法可以根據(jù)單個(gè)細(xì)胞或單一類型細(xì)胞群的形狀進(jìn)行切割。獲得理想的樣本，直接準(zhǔn)確地獲取，又不需要熱塑料膜，方便樣本處理。
本發(fā)明提出一種單一細(xì)胞樣本顯微切割方法，其特征在于1)將顯微鏡中觀察到的組織切片的顯微圖象通過數(shù)字CCD圖象傳感器傳送到計(jì)算機(jī)，并在顯示器上顯示出來2)利用輸入設(shè)備，在所顯示的組織切片的顯微圖象上勾劃出感興趣的細(xì)胞；與此同時(shí)，通過對(duì)輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼，獲取所勾劃輪廓的位置信息并存儲(chǔ)起來；3)計(jì)算機(jī)將所勾劃輪廓的位置信息輸給微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，并在計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)控制微執(zhí)行機(jī)構(gòu)在組織切片上把輸入設(shè)備所勾劃輪廓勾劃出來；4)將組織切片上所勾劃的細(xì)胞切割取出。
上述所說的輸入設(shè)備是市場(chǎng)上購(gòu)買的鼠標(biāo)，或?qū)懽职?，或光筆；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是由兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器和勾劃針組成。
本發(fā)明提出一種采用上述切割方法的單個(gè)細(xì)胞或單種細(xì)胞的顯微切割系統(tǒng)，包括顯微鏡、數(shù)字CCD圖像傳感器、輸入設(shè)備與計(jì)算機(jī)，其特征在于，還包括微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，以及輸入設(shè)備所勾劃的輪廓的位置信息獲取程序；所說的數(shù)字CCD圖像傳感器安裝在顯微鏡的顯微攝像接口上，直接與計(jì)算機(jī)相連；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱固定在顯微鏡底座上；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在支柱的托臺(tái)上；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器操縱微執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
所說的顯微鏡是倒置顯微鏡；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱上有凸輪機(jī)構(gòu)和托臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)所說的凸輪機(jī)構(gòu)可以使安裝在托臺(tái)上的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)升起或降下；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)由兩維柔性執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座、兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器、勾劃針基座、勾劃針底座、勾劃針座、勾劃針和勾劃針壓塊組成；所說的兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器安裝在所說的執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座上，該底座安裝在該支柱的托臺(tái)上，不隨顯微鏡的工作臺(tái)移動(dòng)，在需要切割大區(qū)域的細(xì)胞時(shí)，勾劃針不動(dòng)，可以移動(dòng)顯微鏡的工作臺(tái)進(jìn)行勾劃；所說的兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器由電致伸縮元件驅(qū)動(dòng)，可在X、Y兩個(gè)力向上產(chǎn)生100μm位移；所說的勾劃針基座安裝在兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器上，一端與該驅(qū)動(dòng)器的固定端連接，另一端為自由端；所說的勾劃針基座的自由端有一方形孔，勾劃針底座安裝在方孔上；所說的勾劃針底座的方形凸柱插入基座的方孔內(nèi)；所說的勾劃針底座與勾劃針基座之間有鋼珠支撐，底座可以相對(duì)于基座自由運(yùn)動(dòng)；所說的勾劃針座固定在勾劃針底座上，所說的勾劃針安裝在勾劃針座上，用壓塊壓緊固定；所說的勾劃針與水平面成30-60°夾角。
所說的勾劃針為不銹鋼針，針尖小于0.5μm；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器由數(shù)據(jù)寄存器、D/A和高壓放大器組成，X和Y兩路相同；所說的寄存器寄存計(jì)算機(jī)送來的位置信息；所說的D/A將寄存器中寄存的位置信息轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)；所說的高壓放大器將D/A輸出的電壓信號(hào)放大成高壓，去驅(qū)動(dòng)電致伸縮執(zhí)行元件；所說的電致伸縮元件由邊長(zhǎng)1厘米左右，厚度為1—2毫米的三元系壓電陶瓷片疊成，兩片之間有一絕緣片，總長(zhǎng)度為2—3厘米；所說的各壓電陶瓷片的正極與負(fù)極面向一致，且正、負(fù)極分別并聯(lián)在一起。
所說的高壓放大器由三支晶體管組成達(dá)林頓式放大器；所說的輸入設(shè)備為機(jī)械式鼠標(biāo)，其中的摩擦球經(jīng)過精化，圓度高，避免＂打滑＂現(xiàn)象(即鼠標(biāo)移動(dòng)，但不產(chǎn)生位置信息)；所說的輸入設(shè)備勾劃輪廓的位置信息是采用串行鼠標(biāo)microsoft編碼格式，通過對(duì)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼獲取的。
采用所述的切割單個(gè)細(xì)胞或單種細(xì)胞的微切割系統(tǒng)的工作過程，包括以下步驟1)將組織切片固定在光面玻璃板上，再安置在顯微鏡的工作臺(tái)上，并通過目鏡觀察，找到感興趣的細(xì)胞；2)通過數(shù)字CCD圖像傳感器將感興趣的細(xì)胞圖像顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器上；3)利用輸入設(shè)備將感興趣的細(xì)胞或細(xì)胞群的輪廓勾劃出來，同時(shí)通過對(duì)輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼，獲取所勾劃輪廓的位置信息并存儲(chǔ)起來；如果所選擇的細(xì)胞或所勾劃的輪廓不理想，可以重新選擇和勾劃，存儲(chǔ)的位置信息也隨著刷新；4)在所勾劃的輪廓滿意后，再由計(jì)算機(jī)將存儲(chǔ)的位置信息輸入微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，并控制進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換和將轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行高壓放大，去驅(qū)動(dòng)微執(zhí)行機(jī)構(gòu)；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱一支勾劃針，在組織切片上按照輸入設(shè)備所勾劃的輪廓勾劃出感興趣的細(xì)胞；5)在組織切片上完成勾劃后，轉(zhuǎn)動(dòng)立柱上的凸輪機(jī)構(gòu)，升起微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將一種生物膠沾在勾劃針尖上，而后將針尖位置調(diào)到所切割區(qū)域的中心，并轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，降下微執(zhí)行機(jī)構(gòu)；隨即繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，升起微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就把所切割的細(xì)胞沾起，即切割下感興趣的細(xì)胞；6)從勾劃針尖上取下樣本，用酒精清除針尖上的膠，為下次操作準(zhǔn)備好。
如果需要的區(qū)域在100×100μm2以上，可以直接移動(dòng)顯微鏡的工作臺(tái)進(jìn)行勾劃，這時(shí)勾劃針是不動(dòng)的，其它與上述步驟相同。
本發(fā)明提供的這種單一細(xì)胞顯微切割系統(tǒng)，它能根據(jù)細(xì)胞的輪廓或所需的區(qū)域輪廓進(jìn)行切割，不需要熱塑膜，具有方便、靈活、選擇性強(qiáng)，有利于后續(xù)的樣本處理等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為已有的單一細(xì)胞顯微切割系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有的切割系統(tǒng)中的激光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為已有的切割系統(tǒng)中的顯微切割器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為已有的單一細(xì)胞顯微切割原理圖。
圖5為本發(fā)明的單一細(xì)胞樣本顯微切割方法及其裝置示意圖。
圖6為本發(fā)明的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱實(shí)施例示意圖。
圖7為本發(fā)明的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施例示意圖。
圖8為本發(fā)明的兩維柔性鉸鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)器實(shí)施例示意圖。
圖9為本發(fā)明的電致伸縮執(zhí)行元件實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明的勾劃針實(shí)施例驅(qū)動(dòng)原理圖。
圖11為本發(fā)明的對(duì)串行鼠標(biāo)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼的流程圖。
圖12為本發(fā)明的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器實(shí)施例方框圖。
圖13為本發(fā)明的高壓放大器實(shí)施例電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)采用本發(fā)明的單一細(xì)胞顯微切割方法及其系統(tǒng)的實(shí)施例加以說明。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種單一細(xì)胞顯微切割系統(tǒng)的實(shí)施例由倒置顯微鏡、數(shù)字CCD圖像傳感器、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器、輸入設(shè)備(本實(shí)施例為機(jī)械式鼠標(biāo))和計(jì)算機(jī)等單元組成的系統(tǒng)，以及通過對(duì)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼，獲取所勾劃的位置信息進(jìn)行單一細(xì)胞顯微切割的方法，如圖5所示。其中，顯微鏡14為市場(chǎng)上購(gòu)買的倒置顯微鏡，數(shù)字CCD圖像傳感器15、鼠標(biāo)22和計(jì)算機(jī)23也從市場(chǎng)上購(gòu)買；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱16由支柱24、凸輪軸25、手輪26、手輪鎖緊螺母27、軸承28、軸承擋套29、凸軸30、托臺(tái)31、定位塊32和凸輪鎖緊螺母34組成，見圖6；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17由兩微柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)底座36、兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38、墊塊39、勾劃針基座40、鋼珠42、勾劃針底座43、勾劃針座44、勾劃針45、勾劃針壓塊46、彈簧座49、彈簧50和鋼珠51組成，見圖7；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器20由數(shù)據(jù)寄存器、D/A和高壓放大器等組成，見圖12。各部件的連接關(guān)系為支柱16用螺釘21固定在顯微鏡14的底座上；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17安裝在支柱16的托臺(tái)上，微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器20的輸入與計(jì)算機(jī)23相連，輸出與微執(zhí)行機(jī)構(gòu)16相連；數(shù)字CCD圖像傳感器15安裝在顯微鏡14的顯微攝像接口上，與計(jì)算機(jī)23相連。
本發(fā)明的單一細(xì)胞顯微切割方法實(shí)施例具體包括以下步驟1)將制備好的組織切片19固定在載物玻璃片18上，并放在顯微鏡14的工作臺(tái)上；通過目鏡觀察，調(diào)整焦距，使組織切片19的圖像能觀察得最清晰，再調(diào)整數(shù)字CCD圖像傳感器15的位置，使在顯示器上觀察到的圖像也最清晰；再移動(dòng)顯微鏡14的工作臺(tái)，從顯微鏡上觀察，尋找所需要的細(xì)胞；當(dāng)所需要的細(xì)胞找到后，將其調(diào)整到顯微鏡14的視場(chǎng)中心；2)用鼠標(biāo)22勾劃感興趣的細(xì)胞輪廓，同時(shí)計(jì)算機(jī)23通過對(duì)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼，獲取并存儲(chǔ)所勾劃輪廓的位置信息，若輪廓勾劃不滿意，可重新勾劃，直到滿意為止；3)通過支柱16上的把手26轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪30，落下微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17，即將勾劃針45的針尖落在所勾劃的輪廓線上；操作計(jì)算機(jī)23，將鼠標(biāo)22所勾劃的位置信息輸給微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器20；微執(zhí)行機(jī)械控制器20中的寄存器接收到計(jì)算機(jī)23輸出的位置信息后先存起來，再輸給D/A；D/A及時(shí)將數(shù)字位置信息轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸給高壓放大器，高壓放大器的輸出接電致伸縮元件52或53；電致伸縮元件52或53在高壓放大器的輸出電壓作用下，產(chǎn)生伸縮，從而驅(qū)動(dòng)勾劃針底座43運(yùn)動(dòng)，勾劃針45隨之運(yùn)動(dòng)，即在組織切片19上進(jìn)行勾劃；4)完成勾劃后，轉(zhuǎn)動(dòng)支柱16上的手輪26，使凸輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，升起微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17，將沾膠抹在勾劃針45的針尖上；觀察顯示器，移動(dòng)顯微鏡14的工作臺(tái)，使勾劃的區(qū)域的中心位于勾劃針14的針尖下；轉(zhuǎn)動(dòng)支柱16上的手輪26，使凸輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，降下微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17，即使勾劃針45落在所勾劃區(qū)域的中心；接著，又轉(zhuǎn)動(dòng)手輪26，使微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17升起，勾劃針45隨之將勾劃的細(xì)胞沾起，即切割出來；5)用專用工具將切割下的細(xì)胞取下，放在小離心管內(nèi)，以待處理，同時(shí)用酒精將勾劃針45物針尖擦干凈，為下次操作準(zhǔn)備好。
由于微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17是安裝在支柱16上的，與顯微鏡14的工作臺(tái)保持獨(dú)立，當(dāng)所需要的區(qū)域大于100×100μm2時(shí)，可以勾劃針45不動(dòng)，只要移動(dòng)工作臺(tái)就能實(shí)現(xiàn)勾劃。
本實(shí)施例各部分組成及功能詳細(xì)說明如下本實(shí)施例的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支架如圖6所示，它由立柱24、凸輪軸25、手輪26、手輪鎖緊螺母27、軸承28、軸承套29、凸輪30、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31、定位塊32、定位塊固定螺釘33和凸輪鎖緊螺釘34組成。軸承28先裝在凸輪軸25上，兩個(gè)軸承之間有軸承套29，再裝在立柱24上，凸軸30和手輪26裝在凸輪軸25上，并分別用鎖緊螺母34和27將其鎖緊，使之隨軸25轉(zhuǎn)動(dòng)。微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31裝在立柱24上，其圓柱部分插入立柱24的中心圓孔內(nèi)，與凸輪30接觸，可以上下移動(dòng)。立柱24側(cè)面與軸承孔對(duì)應(yīng)有一圓孔是裝配工藝孔，上端有一長(zhǎng)方形槽，為微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17的定位槽。擋塊32通過螺釘33固定在微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31的圓柱形臺(tái)面上，落在立柱24上的長(zhǎng)方形槽中，防止微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31轉(zhuǎn)動(dòng)，即防止微執(zhí)行機(jī)構(gòu)17轉(zhuǎn)動(dòng)，保證勾劃針45準(zhǔn)確勾劃。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪26，凸輪30隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪30的最高點(diǎn)朝上時(shí)，升起微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31，到達(dá)最高位置，反之降下。
本實(shí)施例的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖7所示，它由兩維柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)底座36、兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38、墊板39、勾劃針基座40、鋼珠42、勾劃針底座43、勾劃針座44、勾劃針45、勾劃針壓塊46、彈簧座49、彈簧50、鋼珠51以及固定螺釘35、37、41、47和48組成。兩維柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)底座36通過螺釘35固定在微執(zhí)行機(jī)構(gòu)托臺(tái)31上。兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38通過螺釘37固定在兩維柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)底座36上。勾劃針基座40通過螺釘41固定在兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38的固定端，兩者之間有墊塊39，防止自由端互相干涉。勾劃針基座40的自由端有一方形孔，勾劃針底座43的方形凸柱插入方孔內(nèi)；勾劃針底座43的方形臺(tái)柱一面上有均布的3個(gè)小凹窩，鋼珠42嵌入小凹窩，置于勾劃針基座40上，承載勾劃針底座43，使勾劃針底座43可以自由滑動(dòng)。勾劃針座44有一斜面，與水平面夾角30-60°，斜面上有一細(xì)槽，勾劃針45安放槽內(nèi)，壓塊46壓在上面，用螺釘47固定。彈簧座49用螺釘48固定在勾劃針基座40的自由端，彈簧50的一端放在彈簧座49的一個(gè)圓形孔內(nèi)，另一端頂上鋼珠51，鋼珠51又與勾劃針底的方形凸柱的一個(gè)面接觸，方形凸柱的另一對(duì)應(yīng)面與二維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38的一個(gè)觸頭接觸(有X、Y兩個(gè)觸頭，該觸頭為X觸頭)。當(dāng)兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器38在電致伸縮元件52和53(這里設(shè)定52為X方向，53為Y方向)的作用下，其觸頭向右運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)勾劃針45向右勾劃，同時(shí)頂著鋼珠51壓縮彈簧50，反之，觸頭向左運(yùn)動(dòng)，彈簧50伸長(zhǎng)，頂著鋼珠51，推著勾劃針底座43與觸頭同步向左運(yùn)動(dòng)，即推著勾劃針45向左勾劃，Y向的運(yùn)動(dòng)類似，這里不贅述。
本實(shí)施例的兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器如圖8(a)所示，它由兩維柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)54和電致伸縮元件52、53組成。圖中斜影部分可移動(dòng)，其它部分固定不動(dòng)。當(dāng)電致伸縮元件52在高壓放大器輸出電壓的作用下伸長(zhǎng)，推動(dòng)BD向左運(yùn)動(dòng)。A點(diǎn)不動(dòng)，為支點(diǎn)，B點(diǎn)為力的作用點(diǎn)，推動(dòng)C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，E點(diǎn)不動(dòng)為支點(diǎn)，D點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)點(diǎn)就向右運(yùn)動(dòng)，隨著M點(diǎn)也向右運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)點(diǎn)不僅是動(dòng)點(diǎn)，而且也作為支點(diǎn)，C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，觸頭M就向右運(yùn)動(dòng)。因此，這種機(jī)構(gòu)具有位移放大作用，力學(xué)原理見圖8(b)。反之，當(dāng)電致伸縮元件52伸縮時(shí)，M點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)。同理，當(dāng)電致伸縮元件53伸長(zhǎng)時(shí)，觸頭N向后運(yùn)動(dòng)(以人面向紙為準(zhǔn))，反之向前運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)施例的電致伸縮元件如圖9所示，它由壓電陶瓷片55和絕緣片56組成。壓電陶瓷片55的材料為三元系，邊長(zhǎng)1厘米左右，正方形，厚1-2厘米。絕緣片56為酚醛板，厚0.1左右，所有的壓電陶瓷正、負(fù)極面向一致，且并聯(lián)在一起。
本實(shí)施例的勾劃針驅(qū)動(dòng)原理如圖10所示。當(dāng)觸頭M在電致伸縮元件52的作用下向右運(yùn)動(dòng)(參見圖8)，推動(dòng)勾劃針底座43向右運(yùn)動(dòng)，勾劃針底座43又頂著鋼珠51壓縮彈簧50。反之，觸頭向左運(yùn)動(dòng)，彈簧50伸長(zhǎng)，頂著鋼珠51，推動(dòng)勾劃針底座43與觸頭M同步向左運(yùn)動(dòng)。勾劃針底座43向左、右運(yùn)動(dòng)，安裝在其上的勾劃針45也同步左、右運(yùn)動(dòng)。同理，當(dāng)觸頭N在電致伸縮元件53作用下向后運(yùn)動(dòng)(以人面向紙面為準(zhǔn))，推著勾劃針底座53也向后運(yùn)動(dòng)，勾劃針底座53還頂著鋼珠59壓縮彈簧58。反之，觸頭N向前運(yùn)動(dòng)，彈簧58伸長(zhǎng)，頂住鋼珠59，推著勾劃針底座43與觸頭N同步向前運(yùn)動(dòng)。勾劃針底座43前、后移動(dòng)，安裝其上的勾劃針45也隨之前、后移動(dòng)。觸頭M和N既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，又可同步運(yùn)動(dòng)，保證勾劃針45可以沿著鼠標(biāo)勾劃的輪廓勾劃。
本實(shí)施例的對(duì)串行鼠標(biāo)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼的流程如圖11所示。在Microsoft標(biāo)準(zhǔn)中，串行鼠標(biāo)的異步通信參數(shù)包括波特率、7位數(shù)據(jù)和1位停止位，數(shù)據(jù)包格式如下表所示

表中，LB表示左鍵狀態(tài)(“1”說明接下)，RB表示右鍵狀態(tài)(“1”說明接下)，X7-X0則相對(duì)上次座標(biāo)的X移動(dòng)值(X7為符號(hào)位)，Y7-Y0是相對(duì)上次座標(biāo)的Y移動(dòng)值(Y7為符號(hào)位)。
鼠標(biāo)數(shù)據(jù)采用三幀傳輸協(xié)議，每一幀數(shù)據(jù)是8比特。本實(shí)施例采用中斷方式工作，每調(diào)用一次中斷，鼠標(biāo)的微處理器就會(huì)發(fā)送三幀信息，將鼠標(biāo)的當(dāng)前狀態(tài)傳給計(jì)算機(jī)。
計(jì)算機(jī)13完成初始化后，設(shè)定波特率，通常是1200比特/秒，并開中斷，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)13接收到第一幀數(shù)據(jù)后，判斷是否正確；若正確，對(duì)每一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，取出，X7，X6，Y7，Y6。接著，判斷接收到第二幀數(shù)據(jù)沒有；若接收到，又判斷正確與否，若正確，再進(jìn)行處理。取出，X5-X0。同理，Y5-Y0完成處理后，將數(shù)據(jù)X7-X0，Y7-Y0存儲(chǔ)起來。
本實(shí)施例的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的組成如圖12所示，它由數(shù)據(jù)寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器和高壓放大器組成。由計(jì)算機(jī)13輸出的位置信息先存入數(shù)據(jù)寄存器，再輸入D/A；D/A隨即將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，輸入高壓放大器進(jìn)行放大。信號(hào)經(jīng)放大器放大后輸?shù)诫娭律炜s元件52和53，控制它們的伸長(zhǎng)或縮短。
本實(shí)施例的高壓放大器電路結(jié)構(gòu)如圖13所示，它由電阻R1、R2和R3，低壓晶體管T1、T2和高壓晶體管T3組成。T1和T2組成達(dá)林頓管，對(duì)D/A輸出信號(hào)進(jìn)行放大，保證T3有較大的基極電流，使T3能工作在線性區(qū)。
權(quán)利要求
1.一種單一細(xì)胞樣本顯微切割方法，其特征在于1)將顯微鏡中觀察到的組織切片的顯微圖象通過數(shù)字CCD圖象傳感器傳送到計(jì)算機(jī)，并在顯示器上顯示出來2)利用輸入設(shè)備，在所顯示的組織切片的顯微圖象上勾劃出感興趣的細(xì)胞；與此同時(shí)，通過對(duì)輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼，獲取所勾劃輪廓的位置信息并存儲(chǔ)起來；3)計(jì)算機(jī)將所勾劃輪廓的位置信息輸給微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，并在計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)控制微執(zhí)行機(jī)構(gòu)在組織切片上把輸入設(shè)備所勾劃輪廓勾劃出來；4)將組織切片上所勾劃的細(xì)胞切割取出。
2.如權(quán)利要求1所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割方法，其特征在于所說的輸入設(shè)備是鼠標(biāo)，或?qū)懽职?，或光筆之一種。
3.如權(quán)利要求2所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割方法，其特征在于所說的輸入設(shè)備為機(jī)械式鼠標(biāo)，所說的輸入設(shè)備勾劃輪廓的位置信息是采用串行鼠標(biāo)microsoft編碼格式，通過對(duì)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼獲取的。
4.一種單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，包括顯微鏡、數(shù)字CCD圖像傳感器、輸入設(shè)備與計(jì)算機(jī)，其特征在于，還包括微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，以及輸入設(shè)備所勾劃的輪廓的位置信息獲取程序；所說的數(shù)字CCD圖像傳感器安裝在顯微鏡的顯微攝像接口上，直接與計(jì)算機(jī)相連；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱固定在顯微鏡底座上；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在支柱上的托臺(tái)上；所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器操縱微執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的顯微鏡是倒置顯微鏡。
6.如權(quán)利要求4所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的輸入設(shè)備為機(jī)械式鼠標(biāo)。
7.如權(quán)利要求4所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)支柱上有凸輪機(jī)構(gòu)和托臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)所說的凸輪機(jī)構(gòu)可以使安裝在托臺(tái)上的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)升起或降下。
8.如權(quán)利要求7所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)由兩維柔性執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座、兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器、勾劃針基座、勾劃針底座、勾劃針座、勾劃針和勾劃針壓塊組成；所說的兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器安裝在所說的執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座上，該底座安裝在該支柱的托臺(tái)上。
9.如權(quán)利要求8所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器由電致伸縮元件驅(qū)動(dòng)，所說的勾劃針基座安裝在兩維柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)器上，一端與該驅(qū)動(dòng)器的固定端連接，另一端為自由端；所說的勾劃針基座的自由端有一方形孔，勾劃針底座安裝在方孔上；所說的勾劃針底座的方形凸柱插入基座的方孔內(nèi)；所說的勾劃針底座與勾劃針基座之間有鋼珠支撐，底座可以相對(duì)于基座自由運(yùn)動(dòng)；所說的勾劃針座固定在勾劃針底座上，所說的勾劃針安裝在勾劃針座上，用壓塊壓緊；所說的勾劃針與水平面成30-60°夾角；所說的勾劃針為不銹鋼針，針尖小于0.5μm。
10.如權(quán)利要求4所述的單一細(xì)胞樣本顯微切割系統(tǒng)，其特征在于，所說的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器由數(shù)據(jù)寄存器、D/A和高壓放大器組成，X和Y兩路相同；所說的寄存器寄存計(jì)算機(jī)送來的位置信息；所說的D/A將寄存器中寄存的位置信息轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)；所說的高壓放大器將D/A輸出的電壓信號(hào)放大成高壓，去驅(qū)動(dòng)電致伸縮執(zhí)行元件；所說的電致伸縮元件由邊長(zhǎng)1厘米左右，厚度為1-2毫米的三元系壓電陶瓷片疊成，兩片之間有一絕緣片，總長(zhǎng)度為2-3厘米。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域,將組織切片的顯微圖象通過數(shù)字CCD圖象傳感器傳送到計(jì)算機(jī),利用輸入設(shè)備,在顯微圖象上勾劃出感興趣的細(xì)胞;與此同時(shí),通過對(duì)輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟件解碼,獲取所勾劃輪廓的位置信息并存儲(chǔ)起來;計(jì)算機(jī)控制微執(zhí)行機(jī)構(gòu)在組織切片上把輸入設(shè)備所勾劃輪廓勾劃出來并切割取出。本發(fā)明可以根據(jù)單個(gè)細(xì)胞或單一類型細(xì)胞群的形狀進(jìn)行切割,得到理想的樣本,直接準(zhǔn)確地獲取,又不需要熱塑料膜,方便樣本處理。
文檔編號(hào)G02B21/34GK1332365SQ0112350
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者余興龍, 呂友勇, 劉先華, 閻子波, 王慧中, 謝登科 申請(qǐng)人:清華大學(xué)