專利名稱：顯微注射機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯微注射機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種由壓電陶瓷和形狀記憶合金復(fù)合驅(qū)動的顯微注射機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
顯微注射器是生物科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行細(xì)胞核移植、顯微注射及轉(zhuǎn)基因注射顯微操作必備的裝置，而顯微注射機(jī)構(gòu)則是顯微注射環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有細(xì)胞注射普遍采用機(jī)械傳動式、液壓球鉸式等驅(qū)動方式進(jìn)行顯微注射，操作者為減小微注射針刺膜引起的細(xì)胞變形，大多會采用注射針回吸方法在細(xì)胞膜上鑿一個通孔，供微注射針進(jìn)退。該過程操作繁瑣、生產(chǎn)效率低且易損傷細(xì)胞。最新細(xì)胞注射系統(tǒng)出現(xiàn)了電動微操作手，提高了微注射針初始對針自動化程度，但由于刺膜瞬時速度低和定位精度不高等不足，無法滿足細(xì)胞注射實(shí)驗(yàn)要求?，F(xiàn)有技術(shù)中的一種微注射裝置，包括微注射器以及微操作持卵器。微注射器包括具有移動控制旋鈕和移動部件的微操作器、與移動部件相聯(lián)的持針器、注射針，微注射器的移動部件以及設(shè)于持針器之間的一個超聲波換能器晶片。該種微注射裝置可明顯提高顯微注射精確率、操作效率，減少注射針對卵細(xì)胞的損傷，但是，此種結(jié)構(gòu)微注射裝置的有效行程非常小，未能解決注射針刺膜速度和定位精度與有效行程之間的矛盾。因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的顯微注射機(jī)構(gòu)，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種顯微注射機(jī)構(gòu)，該顯微注射機(jī)構(gòu)具有輸出位移大以及定位精度高的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案—種顯微注射機(jī)構(gòu)，包括顯微注射器、與顯微注射器連接的注射器套筒、與注射器套筒連接的封裝式陶瓷組件以及若干輔助固定件，所述封裝式陶瓷組件包括形狀記憶合金以及與形狀記憶合金連接的壓電陶瓷。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述形狀記憶合金設(shè)有與一個電流輸出端相連接的合金引線輸入端。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述壓電陶瓷設(shè)有與一個驅(qū)動電源線連接的陶瓷引線輸入端。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述壓電陶瓷包括柱狀主體部、位于主體部一端且直徑小于主體部的柱狀連接柱以及位于主體部另一端的壓接部。 優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述形狀記憶合金的一端與壓接部連接。
優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述封裝式陶瓷組件還包括柔性鉸鏈，所述柔性鉸鏈的一端與連接柱鉸接。
優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述封裝式陶瓷組件還包括封裝形狀記憶合金、 壓電陶瓷以及柔性鉸鏈的封裝外殼，所述形狀記憶合金的另一端與封裝外殼固連，所述柔性鉸鏈的另一端與封裝外殼固連，所述連接柱凸出封裝外殼的外表面。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，還包括陶瓷套筒，所述封裝式陶瓷組件包括驅(qū)動端以及固定端，所述注射器套筒設(shè)有第一安裝孔，所述驅(qū)動端套入第一安裝孔中，所述固定端套入陶瓷套筒中并通過輔助固定件與陶瓷套筒固定在一起。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述注射器套筒還設(shè)有第二安裝孔，所述顯微注射器套入第二安裝孔中。優(yōu)選的，在上述顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述顯微注射器包括顯微注射針頭、密封橡膠圈以及注射夾持器，所述注射夾持器套入第二安裝孔中并通過輔助固定件與注射器套筒固定
在一起。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)采用形狀記憶合金與壓電陶瓷復(fù)合驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，所述形狀記憶合金可以實(shí)現(xiàn)較大位移的調(diào)節(jié)，所述壓電陶瓷可以實(shí)現(xiàn)較小位移的調(diào)節(jié)，并且，所述壓電陶瓷具有較高定位精度，所以在保證顯微注射機(jī)構(gòu)具有高定位精度的同時，能夠具有較大的輸出位移。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明顯微注射機(jī)構(gòu)的立體圖；圖2是本發(fā)明顯微注射機(jī)構(gòu)的另一狀態(tài)立體圖；圖3是本發(fā)明顯微注射機(jī)構(gòu)中的壓電陶瓷的立體圖；圖4是本發(fā)明顯微注射機(jī)構(gòu)中的封裝式陶瓷組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。1、顯微注射針頭 2、密封橡膠圈 3、顯微注射夾持器 4、注射器套筒 5、第一螺釘 6、第二螺釘 7、陶瓷套筒 8、第三螺釘 9、封裝式陶瓷組件 10、第四螺釘 11、形狀記憶合金 12、壓電陶瓷 13、柔性鉸鏈 14、封裝外殼 15、陶瓷引線輸入端 16、合金引線輸入端17、主體部 18、連接柱 19、壓接部
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明公開了一種顯微注射機(jī)構(gòu)，用以對細(xì)胞進(jìn)行注射，該顯微注射機(jī)構(gòu)具有輸出位移大以及定位精度高的特點(diǎn)。請參閱圖1及圖2所示，所述顯微注射機(jī)構(gòu)包括顯微注射器、與顯微注射器連接的注射器套筒4、與注射器套筒4連接的封裝式陶瓷組件9、套在封裝式陶瓷組件9外部的陶瓷套筒7以及若干輔助固定件。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述若干輔助固定件包括第一螺釘5、 第二螺釘6、第三螺釘8以及第四螺釘10。請參閱圖2所示，所述顯微注射器包括顯微注射針頭1、密封橡膠圈2以及注射夾持器3。所述注射夾持器3套入注射器套筒4中并通過第一螺釘5與注射器套筒固定在一起。請參閱圖2所示，所述注射器套筒4包括位于下方的第一基部以及位于上方且與第一基部垂直連接的第二基部。所述第一基部設(shè)有第一安裝孔，所述封裝式陶瓷組件9套入第一安裝孔中。所述第二基部設(shè)有沿第二基部的延伸方向貫穿第二基部的第二安裝孔以及沿垂直第二基部的延伸方向凹陷的螺孔。所述注射夾持器3套入第二安裝孔中，然后將所述第一螺釘5擰入螺孔以使得注射夾持器3與注射器套筒4固定在一起。請參閱圖2及圖4所示，所述封裝式陶瓷組件9包括形狀記憶合金11、與形狀記憶合金11連接的壓電陶瓷12以及柔性鉸鏈13。所述形狀記憶合金11及柔性鉸鏈13分別位于壓電陶瓷12的兩端且分別從兩端定位壓電陶瓷12，以此保證壓電陶瓷12的位置穩(wěn)定。所述形狀記憶合金這種材料具有特殊的形狀記憶功能，能夠輸出較大的位移，而且可以通過外界條件的變化改變自身剛度，進(jìn)而改變整個系統(tǒng)的響應(yīng)頻率；除此之外形狀記憶合金還具有良好的減振效果，因此，將利用形狀記憶合金材料的顯微注射驅(qū)動的結(jié)構(gòu)運(yùn)用到細(xì)胞顯微注射領(lǐng)域，可以明顯提高細(xì)胞顯微注射操作的成功率。所述壓電陶瓷12具有相對較高的響應(yīng)速度和定位精度，所以注射精確率、操作效率相對較高。所述形狀記憶合金11設(shè)有與一個電流輸出端相連接的合金引線輸入端16。所述壓電陶瓷12設(shè)有與一個驅(qū)動電源線連接的陶瓷引線輸入端15。如此設(shè)置，通過合金引線輸入端16傳輸?shù)碾娏鱽眚?qū)動形狀記憶合金11實(shí)現(xiàn)較大位移(毫米級)調(diào)節(jié)，通過陶瓷引線輸入端15傳輸?shù)碾妷簛眚?qū)動壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)較小位移(微米級)的調(diào)節(jié)。所述壓電陶瓷12 具有相對較高的響應(yīng)速度和定位精度。請參閱圖3所示，所述壓電陶瓷12包括柱狀主體部17、位于主體部17—端且直徑小于主體部17的柱狀連接柱18以及位于主體部17另一端的壓接部19。所述封裝式陶瓷組件9還包括封裝形狀記憶合金11、壓電陶瓷12以及柔性鉸鏈13的封裝外殼14。所述形狀記憶合金11的一端與壓接部19連接，所述形狀記憶合金11的另一端與封裝外殼14固連。所述柔性鉸鏈13的一端與連接柱18鉸接，所述柔性鉸鏈13的另一端與封裝外殼14 固連。所述連接柱18凸出封裝外殼14的外表面。所述封裝式陶瓷組件9包括驅(qū)動端以及固定端，所述驅(qū)動端套入注射器套筒4的第一安裝孔中并通過第四螺釘10將驅(qū)動端與注射器套筒4擰緊。所述固定端套入陶瓷套筒7中并通過第二螺釘6及第三螺釘8將固定端與陶瓷套筒7固定在一起。在本實(shí)施方式中，所有零件間的連接均采用機(jī)械連接方法，即TWrCuM釬焊法， 如此設(shè)置，可以改善連接處的性能，并能提高連接處的抗剪強(qiáng)度。本實(shí)施方式顯微注射機(jī)構(gòu)的工作原理是用微型機(jī)械手夾持住陶瓷套筒7，手動調(diào)整好角度與位置后，由電流驅(qū)動形狀記憶合金11，所述形狀記憶合金11受電流作用伸長，形狀記憶合金11將產(chǎn)生較大位移輸出，在形狀記憶合金11伸長過程中，所述形狀記憶合金11推動壓電陶瓷12和注射夾持器3向前移動，使得顯微注射針頭1逐漸接近需要注射的細(xì)胞表面，然后由驅(qū)動電源輸出電壓驅(qū)動壓電陶瓷12實(shí)現(xiàn)微位移調(diào)節(jié)，所述顯微注射機(jī)構(gòu)振動過程中刺破細(xì)胞膜，隨后即完成細(xì)胞注射。在本實(shí)施方式顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述形狀記憶合金11具有記憶功能，所述形狀記憶合金11因?yàn)槭芰ε蛎涍\(yùn)動后，如果達(dá)到本身的記憶溫度時，所述形狀記憶合金11將自動恢復(fù)變形前的原有形狀。形狀記憶合金11與壓電陶瓷12串聯(lián)時頻率響應(yīng)公式為" = VklIlIk2(其中kl為壓電陶瓷12剛度，k2為形狀記憶合金11剛度，k為串聯(lián)后剛度，m為質(zhì)量，ω為頻率)參照上面公式可知，在本發(fā)明實(shí)施例顯微注射機(jī)構(gòu)輸入電流后，所述形狀記憶合金11的溫度會改變，通過調(diào)節(jié)輸入電流的大小，可以改變形狀記憶合金11的溫度，所述形狀記憶合金11的剛度會隨著溫度的變化而變化，進(jìn)而可以改變整個系統(tǒng)的響應(yīng)頻率。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)采用形狀記憶合金11與壓電陶瓷12復(fù)合驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，所述形狀記憶合金11可以實(shí)現(xiàn)較大位移的調(diào)節(jié)，所述壓電陶瓷12可以實(shí)現(xiàn)較小位移的調(diào)節(jié)，并且，所述壓電陶瓷12具有較高定位精度，所以在保證顯微注射機(jī)構(gòu)具有高定位精度的同時，能夠具有較大的輸出位移。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)的形狀記憶合金11設(shè)有與一個電流輸出端相連接的合金引線輸入端16，所述壓電陶瓷12設(shè)有與一個驅(qū)動電源線連接的陶瓷引線輸入端15， 通過合金引線輸入端16傳輸?shù)碾娏鱽眚?qū)動形狀記憶合金11實(shí)現(xiàn)較大位移(毫米級)調(diào)節(jié)， 通過陶瓷引線輸入端15傳輸?shù)碾妷簛眚?qū)動壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)較小位移(微米級)的調(diào)節(jié)，使得整個顯微注射機(jī)構(gòu)在保證定位精度的同時，可以輸出較大位移。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)中通過輸入電流來改變形狀記憶合金11的溫度， 所述形狀記憶合金11的剛度會隨著溫度的變化而變化，所以通過調(diào)節(jié)輸入電流的大小來改變形狀記憶合金11的剛度，進(jìn)而可以改變整個系統(tǒng)的響應(yīng)頻率。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)中，所述形狀記憶合金11具有記憶功能，所述形狀記憶合金11因?yàn)槭芰ε蛎涍\(yùn)動后，如果達(dá)到本身的記憶溫度時，所述形狀記憶合金11將自動恢復(fù)變形前的原有形狀。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)采用形狀記憶合金這種材料，因?yàn)樾螤钣洃浐辖疬@種材料具有特殊的形狀記憶功能，能夠輸出較大的位移，而且可以通過外界條件的變化改變自身剛度，進(jìn)而改變整個系統(tǒng)的響應(yīng)頻率；除此之外形狀記憶合金還具有良好的減振效果，因此，將形狀記憶合金材料的顯微注射驅(qū)動的結(jié)構(gòu)運(yùn)用到細(xì)胞顯微注射領(lǐng)域，可以明顯提高細(xì)胞顯微注射操作的成功率。本發(fā)明實(shí)施例的顯微注射機(jī)構(gòu)采用壓電陶瓷12這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)閴弘娞沾?2具有相對較高的響應(yīng)速度和定位精度，所以注射精確率、操作效率相對較高。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括顯微注射器、與顯微注射器連接的注射器套筒 G)、與注射器套筒(4)連接的封裝式陶瓷組件(9)以及若干輔助固定件，所述封裝式陶瓷組件(9)包括形狀記憶合金(11)以及與形狀記憶合金(11)連接的壓電陶瓷(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述形狀記憶合金(11)設(shè)有與一個電流輸出端相連接的合金引線輸入端(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壓電陶瓷(1 設(shè)有與一個驅(qū)動電源線連接的陶瓷引線輸入端(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壓電陶瓷(1 包括柱狀主體部(17)、位于主體部一端且直徑小于主體部的柱狀連接柱(18)以及位于主體部另一端的壓接部(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述形狀記憶合金的一端與壓接部(19)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述封裝式陶瓷組件(9)還包括柔性鉸鏈(13)，所述柔性鉸鏈(1 的一端與連接柱(18)鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述封裝式陶瓷組件(9)還包括封裝形狀記憶合金(11)、壓電陶瓷(1 以及柔性鉸鏈(1 的封裝外殼(14)，所述形狀記憶合金(11)的另一端與封裝外殼(14)固連，所述柔性鉸鏈(1 的另一端與封裝外殼(14) 固連，所述連接柱凸出封裝外殼(14)的外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括陶瓷套筒(7)，所述封裝式陶瓷組件(9)包括驅(qū)動端以及固定端，所述注射器套筒(4)設(shè)有第一安裝孔，所述驅(qū)動端套入第一安裝孔中，所述固定端套入陶瓷套筒(7)中并通過輔助固定件與陶瓷套筒(7)固定在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述注射器套筒(4)還設(shè)有第二安裝孔，所述顯微注射器套入第二安裝孔中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述顯微注射機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述顯微注射器包括顯微注射針頭(1)、密封橡膠圈O)以及注射夾持器(3)，所述注射夾持器C3)套入第二安裝孔中并通過輔助固定件與注射器套筒固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯微注射機(jī)構(gòu)，其包括顯微注射器、與顯微注射器連接的注射器套筒、與注射器套筒連接的封裝式陶瓷組件以及若干輔助固定件，所述封裝式陶瓷組件包括形狀記憶合金以及與形狀記憶合金連接的壓電陶瓷。本發(fā)明顯微注射機(jī)構(gòu)采用形狀記憶合金與壓電陶瓷復(fù)合驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，所述形狀記憶合金可以實(shí)現(xiàn)較大位移的調(diào)節(jié)，所述壓電陶瓷可以實(shí)現(xiàn)較小位移的調(diào)節(jié)，并且，所述壓電陶瓷具有較高定位精度，所以在保證顯微注射機(jī)構(gòu)具有高定位精度的同時，能夠具有較大的輸出位移。
文檔編號C12M1/00GK102268363SQ20111016958
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者孫立寧, 朱玉龍, 桑璇, 汝長海 申請人:蘇州大學(xué)