染色體顯微操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、生物工程與微電子技術(shù)、新材料技術(shù)和新能源技術(shù)并列為影響未來國計(jì)民生的四大科學(xué)技術(shù)支柱。生物工程中諸如細(xì)胞器移植、基因注入、染色體微切等技術(shù)均涉及到顯微操作，其中染色體微分離、微切割與微克隆技術(shù)在染色體的進(jìn)化、基因組結(jié)構(gòu)的研究、基因的分離與定位及物理圖譜的構(gòu)建等方面有著廣泛的應(yīng)用。但與此同時(shí)，染色體顯微切割裝備又是制約該技術(shù)的主要瓶頸之一。本文通過對現(xiàn)有染色體顯微操作系統(tǒng)進(jìn)行分析，以提高切割精度及效率為目標(biāo)，采用宏微雙驅(qū)動機(jī)構(gòu)開發(fā)了新的具

2、有多自由度冗余驅(qū)動的染色體顯微操作系統(tǒng)，并對其性能設(shè)計(jì)、標(biāo)定及精度分析等問題進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）針對現(xiàn)有染色體顯微操作系統(tǒng)自由度低、工作空間小等不足，提出了基于宏微雙驅(qū)動機(jī)構(gòu)的染色體顯微操作系統(tǒng)。從操作平臺構(gòu)型、各機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)、驅(qū)動器及傳感器的選擇、配套生物儀器的選擇等方面介紹了該系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)思路及參數(shù)選取。
　?。?）根據(jù)玻璃針法進(jìn)行染色體切割的特點(diǎn)及染色體顯微操作系統(tǒng)的組成提出染色體切割的過程應(yīng)

3、分為宏動運(yùn)動及微動運(yùn)動兩個部分，隨后分別對6-PPPS宏動臺、6-PSU宏動臺及6-PSS微動臺進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，再分別針對宏動及微動兩種情況計(jì)算各驅(qū)動副的驅(qū)動量用于控制程序編譯。
　　（3）提出了用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)標(biāo)定的滾動迭代標(biāo)定法。該方法通過激光跟蹤儀測量移動副及動平臺的位姿變化，逐段滾動迭代求出各連桿的誤差參數(shù)。通過使用滾動迭代標(biāo)定法對6-PPPS宏動臺進(jìn)行標(biāo)定并與普通標(biāo)定方法進(jìn)行比較，證明了該方法能夠有效解決大量誤差參數(shù)同

4、時(shí)計(jì)算時(shí)運(yùn)算結(jié)果不收斂以及計(jì)算時(shí)間長的問題。
　?。?）提出用于精度分析的EMGJI矩陣及相應(yīng)的分析方法，可在精度分析時(shí)根據(jù)機(jī)構(gòu)參數(shù)與動平臺位姿之間的相互關(guān)系提前對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行篩選，從而減少求導(dǎo)時(shí)間，提高計(jì)算效率。通過使用EMGJI矩陣對6-PPPS宏動臺及6-PSU宏動臺進(jìn)行精度分析并與普通方法進(jìn)行比較，證明了該分析方法能有效減少精度分析時(shí)的計(jì)算量。
　?。?）對玻璃針針尖在染色體切割過程中的受力彎曲情況進(jìn)行了分析與建模。