全文摘要
斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，属于显微注射操作领域，本发明为解决现有对幼鱼进行注射时存在耗时长、成功率低的问题。本发明上层模块包括上层板和送鱼装置；换向齿轮的上部为圆柱形凸台，圆柱形凸台上设置有换向微流道，中层板上设置有贯穿中心位置圆孔的微流道，微流道的右端位于送鱼装置方形漏斗出口通道的正下方，当换向微流道处于横向位置时，换向微流道与微流道连通，阀块的前方开有方形阶梯通孔，方形阶梯通孔内放置齿条；上层模块和中层模块安装在长方体凹槽内，第一电机安装在第一电机安装孔里，第一电机输出轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与齿条啮合，第二齿轮与换向齿轮啮合。本发明用于对斑马鱼幼鱼进行显微注射操作。
主设计要求
1.斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，它包括上层模块、中层模块和下层模块；上层模块包括上层板(1)和送鱼装置(2)；上层板(1)的右端设置有正方形凹槽，送鱼装置(2)嵌入正方形凹槽内，正方形凹槽的下方为45°倾角的方形漏斗出口通道；中层模块包括中层板(3)、阀块(4)、换向齿轮(5)和齿条(6)；换向齿轮(5)的上部为圆柱形凸台，圆柱形凸台上设置有换向微流道(5-1)，中层板(3)的中心设置有圆孔，圆孔内嵌套换向齿轮(5)的圆柱形凸台，中层板(3)的左侧设置有实验区(3-3)，中层板(3)的左侧纵向设置有吸持针凹槽(3-1)，吸持针凹槽(3-1)的一端位于实验区(3-3)的一个横边上，中层板(3)上设置有贯穿中心位置圆孔的微流道(3-2)，微流道(3-2)的右端位于送鱼装置(2)方形漏斗出口通道的正下方，微流道(3-2)的一端位于实验区(3-3)的一个竖边上，当换向微流道(5-1)处于横向位置时，换向微流道(5-1)与微流道(3-2)连通，中层板(3)的右侧下方设置有阀块槽，阀块槽内安装有阀块(4)，阀块(4)的上方开有阀口(4-2)，阀块(4)的后方设置有流水管道，流水管道和微流道(3-2)之间设置有连通管道，阀块(4)的前方开有方形阶梯通孔(4-1)，方形阶梯通孔(4-1)内放置齿条(6)；微流道(3-2)的另一端位于送鱼装置(2)的正下方；下层模块包括下层板(7)、第一电机(8)、第一齿轮(9)、第二电机(10)、第二齿轮(11)和摄像头(12)；下层板(7)为长方体凹槽，上层模块和中层模块安装在长方体凹槽内，下层板(7)内部的底端设置有换向齿轮限位槽(7-1)和换向齿轮定位槽(7-2)，换向齿轮(5)的下部的固定凸台安装在换向齿轮定位槽(7-2)里，换向齿轮(5)的下部的限位凸台安装在换向齿轮限位槽(7-1)里，下层板(7)内部的底端还设置有第一电机安装孔(7-3)和第二电机安装孔(7-4)，第一电机(8)安装在第一电机安装孔(7-3)里，第一电机(8)的输出轴上安装有第一齿轮(9)，第一齿轮(9)与齿条(6)啮合，第二电机(10)安装在第二电机安装孔(7-4)里，第二电机(10)的输出轴上安装有第二齿轮(11)，第二齿轮(11)与换向齿轮(5)啮合，下层板(7)的前方侧壁上开有摄像头安装孔，摄像头安装孔内安装摄像头(12)，下层板(7)的左侧壁上设置有溢流凹槽；送鱼装置(2)包括上盖(2-1)、送鱼方筒(2-2)和密封圈(2-3)；上盖(2-1)滑动安装在送鱼方筒(2-2)的顶端开口处，送鱼方筒(2-2)的顶端面设置有圆环凹槽，密封圈(2-3)安装在圆环凹槽内，送鱼方筒(2-2)的侧面设置有注射泵连接孔(2-4)。
设计方案
1.斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，它包括上层模块、中层模块和下层模块；
上层模块包括上层板(1)和送鱼装置(2)；
上层板(1)的右端设置有正方形凹槽，送鱼装置(2)嵌入正方形凹槽内，正方形凹槽的下方为45°倾角的方形漏斗出口通道；
中层模块包括中层板(3)、阀块(4)、换向齿轮(5)和齿条(6)；
换向齿轮(5)的上部为圆柱形凸台，圆柱形凸台上设置有换向微流道(5-1)，中层板(3)的中心设置有圆孔，圆孔内嵌套换向齿轮(5)的圆柱形凸台，中层板(3)的左侧设置有实验区(3-3)，中层板(3)的左侧纵向设置有吸持针凹槽(3-1)，吸持针凹槽(3-1)的一端位于实验区(3-3)的一个横边上，中层板(3)上设置有贯穿中心位置圆孔的微流道(3-2)，微流道(3-2)的右端位于送鱼装置(2)方形漏斗出口通道的正下方，微流道(3-2)的一端位于实验区(3-3)的一个竖边上，当换向微流道(5-1)处于横向位置时，换向微流道(5-1)与微流道(3-2)连通，中层板(3)的右侧下方设置有阀块槽，阀块槽内安装有阀块(4)，阀块(4)的上方开有阀口(4-2)，阀块(4)的后方设置有流水管道，流水管道和微流道(3-2)之间设置有连通管道，阀块(4)的前方开有方形阶梯通孔(4-1)，方形阶梯通孔(4-1)内放置齿条(6)；微流道(3-2)的另一端位于送鱼装置(2)的正下方；
下层模块包括下层板(7)、第一电机(8)、第一齿轮(9)、第二电机(10)、第二齿轮(11)和摄像头(12)；
下层板(7)为长方体凹槽，上层模块和中层模块安装在长方体凹槽内，下层板(7)内部的底端设置有换向齿轮限位槽(7-1)和换向齿轮定位槽(7-2)，换向齿轮(5)的下部的固定凸台安装在换向齿轮定位槽(7-2)里，换向齿轮(5)的下部的限位凸台安装在换向齿轮限位槽(7-1)里，下层板(7)内部的底端还设置有第一电机安装孔(7-3)和第二电机安装孔(7-4)，第一电机(8)安装在第一电机安装孔(7-3)里，第一电机(8)的输出轴上安装有第一齿轮(9)，第一齿轮(9)与齿条(6)啮合，第二电机(10)安装在第二电机安装孔(7-4)里，第二电机(10)的输出轴上安装有第二齿轮(11)，第二齿轮(11)与换向齿轮(5)啮合，下层板(7)的前方侧壁上开有摄像头安装孔，摄像头安装孔内安装摄像头(12)，下层板(7)的左侧壁上设置有溢流凹槽；
送鱼装置(2)包括上盖(2-1)、送鱼方筒(2-2)和密封圈(2-3)；上盖(2-1)滑动安装在送鱼方筒(2-2)的顶端开口处，送鱼方筒(2-2)的顶端面设置有圆环凹槽，密封圈(2-3)安装在圆环凹槽内，送鱼方筒(2-2)的侧面设置有注射泵连接孔(2-4)。
2.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，上层板(1)的中间设置有标定十字凹槽，两端分别设置有定位销孔；中层板(3)的两端设置有定位销孔；下层板(7)的长方体凹槽的底端两侧设置有定位销孔；上层板(1)、中层板(3)和下层板(7)通过位置对应的定位销孔安装在一起。
3.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，吸持针凹槽(3-1)的深度为1mm，宽度为1mm。
4.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，微流道(3-2)和换向微流道(5-1)的深度相同，为0.7mm-1mm，宽度相同，为0.7mm-1mm。
5.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，摄像头(12)和下层板(7)之间设置有摄像头密封盖(12-1)。
6.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，中层板(3)和阀块(4)之间设置有200目尼龙网。
7.根据权利要求1所述的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，其特征在于，上层板(1)具有缺口，该缺口与中层板(3)的实验区(3-3)匹配。
设计说明书
技术领域
本发明涉及一种斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，属于显微注射操作领域。
背景技术
斑马鱼作为模式动物在生命科学、健康科学和环境科学等研究领域中扮演着越来越重要的角色，基因组序列和人类的相似度达到70％以上，素有“水中小白鼠”之称。斑马鱼具有产卵量大、发育迅速、胚胎透明、体外受精和体外发育等生物学特征，使得研究者可以更加高效地开展各类实验(遗传Hereditas(Beijing)2018年8月,40(8):683―692)。
由于斑马鱼幼鱼的体积微小(约3mm长，0.5mm宽)，人工对幼鱼进行注射时存在耗时长、成功率低等问题。因此研制自动化斑马鱼幼鱼显微注射系统对于基于斑马鱼的生命科学研究具有重要意义。对于自动化幼鱼注射系统，幼鱼输送和幼鱼姿态控制是自动注射前的关键步骤，因此幼鱼输送和幼鱼姿态调整系统是保证注射效率的关键。
发明内容
本发明目的是为了解决现有对幼鱼进行注射时存在耗时长、成功率低的问题，提供了一种斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置。
本发明所述斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，它包括上层模块、中层模块和下层模块；
上层模块包括上层板和送鱼装置；
上层板的右端设置有正方形凹槽，送鱼装置嵌入正方形凹槽内，正方形凹槽的下方为45°倾角的方形漏斗出口通道；
中层模块包括中层板、阀块、换向齿轮和齿条；
换向齿轮的上部为圆柱形凸台，圆柱形凸台上设置有换向微流道，中层板的中心设置有圆孔，圆孔内嵌套换向齿轮的圆柱形凸台，中层板的左侧设置有实验区，中层板的左侧纵向设置有吸持针凹槽，吸持针凹槽的一端位于实验区的一个横边上，中层板上设置有贯穿中心位置圆孔的微流道，微流道的右端位于送鱼装置方形漏斗出口通道的正下方，微流道的一端位于实验区的一个竖边上，当换向微流道处于横向位置时，换向微流道与微流道连通，中层板的右侧下方设置有阀块槽，阀块槽内安装有阀块，阀块的上方开有阀口，阀块的后方设置有流水管道，流水管道和微流道之间设置有连通管道，阀块的前方开有方形阶梯通孔，方形阶梯通孔内放置齿条；微流道的另一端位于送鱼装置的正下方；
下层模块包括下层板、第一电机、第一齿轮、第二电机、第二齿轮和摄像头；
下层板为长方体凹槽，上层模块和中层模块安装在长方体凹槽内，下层板内部的底端设置有换向齿轮限位槽和换向齿轮定位槽，换向齿轮的下部的固定凸台安装在换向齿轮定位槽里，换向齿轮的下部的限位凸台安装在换向齿轮限位槽里，下层板内部的底端还设置有第一电机安装孔和第二电机安装孔，第一电机安装在第一电机安装孔里，第一电机的输出轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与齿条啮合，第二电机安装在第二电机安装孔里，第二电机的输出轴上安装有第二齿轮，第二齿轮与换向齿轮啮合，下层板的前方侧壁上开有摄像头安装孔，摄像头安装孔内安装摄像头，下层板的左侧壁上设置有溢流凹槽。
优选的，送鱼装置包括上盖、送鱼方筒和密封圈；上盖滑动安装在送鱼方筒的顶端开口处，送鱼方筒的顶端面设置有圆环凹槽，密封圈安装在圆环凹槽内，送鱼方筒的侧面设置有注射泵连接孔。
优选的，上层板的中间设置有标定十字凹槽，两端分别设置有定位销孔；中层板的两端设置有定位销孔；下层板的长方体凹槽的底端两侧设置有定位销孔；上层板、中层板和下层板通过位置对应的定位销孔安装在一起。
优选的，吸持针凹槽的深度为1mm，宽度为1mm。
优选的，微流道和换向微流道的深度相同，为0.7mm-1mm，宽度相同，为0.7mm-1mm。
优选的，摄像头和下层板之间设置有摄像头密封盖。
优选的，中层板和阀块之间设置有200目尼龙网。
优选的，上层板具有缺口，该缺口与中层板的实验区匹配。
本发明提出的斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，用于斑马鱼幼鱼的显微注射，实现输送至显微注射系统中的斑马鱼幼鱼具有确定的头部和尾部方向，它有以下优点：
1、能够连续供鱼，并且能够快速地调整斑马鱼的位置状态，不需要手动操作，减少了实验时间，提高了斑马鱼的注射效率；
2、由于漏斗状凹槽与下层板内外压力差不同，采用了虹吸原理，使得斑马鱼幼鱼能够自然流入微流道内，减小了对斑马鱼幼鱼的伤害；
3、采用了内窥视防水摄像头，安装在下层板上，便于观察斑马鱼幼鱼在实验区的姿态；
4、采用亚克力材料制成，无毒、无味，透明度高，便于实验观察，减小对斑马鱼幼鱼的伤害。
附图说明
图1是本发明所述斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的结构示意图；
图2是本发明所述斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置的爆炸图；
图3是本发明所述送鱼装置的结构示意图；
图4是本发明所述上层板的结构示意图；
图5是本发明所述中层板的结构示意图；
图6是本发明所述阀块的结构示意图；
图7是本发明所述下层板的结构示意图；
图8是换向微流道处于竖直位置的示意图；
图9是换向微流道处于横向位置的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式所述斑马鱼幼鱼的自动输送和调整姿态的微流道装置，它包括上层模块、中层模块和下层模块；
上层模块包括上层板1和送鱼装置2；
上层板1的右端设置有正方形凹槽，送鱼装置2嵌入正方形凹槽内，正方形凹槽的下方为45°倾角的方形漏斗出口通道；
中层模块包括中层板3、阀块4、换向齿轮5和齿条6；
换向齿轮5的上部为圆柱形凸台，圆柱形凸台上设置有换向微流道5-1，中层板3的中心设置有圆孔，圆孔内嵌套换向齿轮5的圆柱形凸台，中层板3的左侧设置有实验区3-3，中层板3的左侧纵向设置有吸持针凹槽3-1，吸持针凹槽3-1的一端位于实验区3-3的一个横边上，中层板3上设置有贯穿中心位置圆孔的微流道3-2，微流道3-2的右端位于送鱼装置2方形漏斗出口通道的正下方，微流道3-2的一端位于实验区3-3的一个竖边上，当换向微流道5-1处于横向位置时，换向微流道5-1与微流道3-2连通，中层板3的右侧下方设置有阀块槽，阀块槽内安装有阀块4，阀块4的上方开有阀口4-2，阀块4的后方设置有流水管道，流水管道和微流道3-2之间设置有连通管道，阀块4的前方开有方形阶梯通孔4-1，方形阶梯通孔4-1内放置齿条6；微流道3-2的另一端位于送鱼装置2的正下方；
下层模块包括下层板7、第一电机8、第一齿轮9、第二电机10、第二齿轮11和摄像头12；
下层板7为长方体凹槽，上层模块和中层模块安装在长方体凹槽内，下层板7内部的底端设置有换向齿轮限位槽7-1和换向齿轮定位槽7-2，换向齿轮5的下部的固定凸台安装在换向齿轮定位槽7-2里，换向齿轮5的下部的限位凸台安装在换向齿轮限位槽7-1里，下层板7内部的底端还设置有第一电机安装孔7-3和第二电机安装孔7-4，第一电机8安装在第一电机安装孔7-3里，第一电机8的输出轴上安装有第一齿轮9，第一齿轮9与齿条6啮合，第二电机10安装在第二电机安装孔7-4里，第二电机10的输出轴上安装有第二齿轮11，第二齿轮11与换向齿轮5啮合，下层板7的前方侧壁上开有摄像头安装孔，摄像头安装孔内安装摄像头12，下层板7的左侧壁上设置有溢流凹槽。
本实施方式中，漏斗状凹槽的边角进行倒圆角处理，使其更加顺滑。
本实施方式中，流水管道的直径为3mm。
本实施方式中，摄像头12用于观测换向微流道5-1和实验区3-3。
具体实施方式二：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，送鱼装置2包括上盖2-1、送鱼方筒2-2和密封圈2-3；上盖2-1滑动安装在送鱼方筒2-2的顶端开口处，送鱼方筒2-2的顶端面设置有圆环凹槽，密封圈2-3安装在圆环凹槽内，送鱼方筒2-2的侧面设置有注射泵连接孔2-4。
本实施方式中，上盖2-1和送鱼方筒2-2采用滑动连接的方式，能够减少内部气压的变化。密封圈2-3能够增加上盖2-1和送鱼方筒2-2的密封性。
具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，上层板1的中间设置有标定十字凹槽，两端分别设置有定位销孔；中层板3的两端设置有定位销孔；下层板7的长方体凹槽的底端两侧设置有定位销孔；上层板1、中层板3和下层板7通过位置对应的定位销孔安装在一起。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，吸持针凹槽3-1的深度为1mm，宽度为1mm。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式一作进一步说明，微流道3-2和换向微流道5-1的深度相同，为0.7mm-1mm，宽度相同，为0.7mm-1mm。
具体实施方式六：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，摄像头12和下层板7之间设置有摄像头密封盖12-1。
具体实施方式七：本实施方式对实施方式一作进一步说明，中层板3和阀块4之间设置有200目尼龙网。
具体实施方式七：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，上层板1具有缺口，该缺口与中层板3的实验区3-3匹配。
本发明采用亚克力材料制成，具有较好的透明性和化学稳定性，易加工成型，对斑马鱼的幼鱼伤害小，价格低廉，在显微镜下易与观察斑马鱼幼鱼的姿态。上层模块、中层模块和下层模块之间采用UV胶和亚克力粘接胶等进行粘接，UV胶化学性能稳定、透明，亚克力板使用UV胶粘接后密封性强不易断裂。
本发明的工作原理为：将该微流道装置放置在方形的培养皿内，在下层板7内注入实验液体，液体的高度不能超过溢流凹槽，将送鱼方筒2-2与注射泵通过注射泵连接孔连接，折射泵注射液体，确保微流道内没有其他杂质，微流道装置内的各个管道连通后，第二电机10开始工作，通过控制第二齿轮11转动，进而控制换向齿轮5转动，调节到换向微流道5-1处于竖直位置，如图8所示。打开送鱼装置2的上盖2-1，将麻醉好的斑马鱼幼鱼滴入送鱼方筒2-2内，关闭上盖2-1。
第一电机8开始工作，控制第一齿轮9转动，进而控制齿条6移动，使齿条6后移，打开阀块4的阀口4-2，通过注射泵注射液体，使得液体通过尼龙网进入流水管道，流入下层板7内。此时斑马鱼幼鱼随着液体流动到尼龙网上。第一电机8逆向旋转，使得齿条6回到原始位置，关闭阀口4-2。
第二电机10工作，通过控制第二齿轮11转动，进而控制换向齿轮5转动，调节到换向微流道5-1处于横向位置，如图9所示，通过注射泵注射液体，将斑马鱼幼鱼推动到换向微流道5-1内，通过摄像头12，观察斑马鱼幼鱼的尾部朝向，当斑马鱼幼鱼的尾部朝右时，第二电机10工作，调节换向微流道5-1，使换向微流道5-1旋转180°，实现斑马鱼幼鱼的尾部朝左，然后继续通过注射泵注射液体，使斑马鱼幼鱼到达微流道出口。
使用带有吸持针的机械臂吸住斑马鱼幼鱼的尾部，将斑马鱼幼鱼移动到实验区3-3，通过摄像头12观测斑马鱼幼鱼的姿态，使用机械臂调整斑马鱼幼鱼至理想姿态，然后用嵌入吸持针凹槽3-1内的吸持针吸住斑马鱼幼鱼，对斑马鱼幼鱼进行注射。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910008545.X
申请日:2019-01-04
公开号:CN109706054A
公开日:2019-05-03
国家:CN
国家/省市:93(哈尔滨)
授权编号:CN109706054B
授权时间:20191022
主分类号:C12M 1/00
专利分类号:C12M1/00
范畴分类:18H;
申请人:哈尔滨工业大学
第一申请人:哈尔滨工业大学
申请人地址:150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
发明人:佟明斯;杨学博;庄松霖;马奇智;林伟阳;高会军
第一发明人:佟明斯
当前权利人:哈尔滨工业大学
代理人:毕雅凤
代理机构:23109
代理机构编号:哈尔滨市松花江专利商标事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计