Development of Automated Cell Manipulation System

自动化细胞操作系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    14350065
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

There are increasing demands of manipulation on bio-cells for cloning and artificial insemination in the fields of animal husbandry, medical science and food supply. However, most commercialized tools are manual or semiautomatic. Manipulation of tiny objects sized at 10〜100μm requires the operators to experience a long time training to implement the tasks, such as holding, penetration, injection and suction, with the aid of a microscope. The operations are tedious and time consuming, yet with very low yield rate. The objective of this research is to develop an automated manipulation system with high performance and repeatability for the biological applications. In this paper, a vision control scheme has been proposed and implemented to steer the movements of the tool arms. The positions of the targets and tools, the paths and speed of the movement are calculated at the pixel coordinate by use of an optical microscope with a CCD (charge-coupled device) image device. This vision control scheme is able to eliminate mechanical inaccuracy including misalignment, hysteresis and drift which normally exist at mechanical stage but are crucial in fine movement control. The pixel coordinate is also commonly shared by multiple tool arms and targeted objects, and essential to achieve smooth cooperative operations. As the result, the great accuracy and repeatability of tool path have been achieved in 2D at a test of following a cycle as small as 3μm in diameter. With an assistance of force/tactile sensor for sensing at third dimension, the system is also able to perform 3D manipulation.
在畜牧业、医学和食品供应领域,对用于克隆和人工授精的生物细胞的操作的需求日益增加。然而,大多数商业化的工具是手动或半自动的。操作尺寸为10 - 100μm的微小物体需要操作员经历长时间的培训,以便在显微镜的帮助下执行任务,例如保持,穿透,注射和抽吸。操作繁琐且耗时,但产率非常低。本研究的目的是开发一个高性能和可重复性的自动操作系统的生物应用。在本文中,视觉控制方案已被提出并实施,以指导运动的工具臂。目标和工具的位置,移动的路径和速度通过使用具有CCD(电荷耦合器件)图像装置的光学显微镜在像素坐标处计算。这种视觉控制方案能够消除机械误差,包括错位,滞后和漂移,通常存在于机械阶段,但在精细运动控制中至关重要。像素坐标也通常由多个工具臂和目标对象共享,并且对于实现平滑的协作操作是必不可少的。结果表明,在跟踪直径为3μm的小循环的试验中,刀具轨迹在二维空间内具有很高的精度和重复性。在力/触觉传感器的辅助下,该系统还能够执行3D操作。

项目成果

期刊论文数量(229)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Micro Machining and Fabrication Laboratory, Department of Systems Engineering, Faculty of Engineering, Ibaraki University
茨城大学工学院系统工程系微机械加工实验室
Simulation on Effects of Ultra High-Frequency Vibration for Nanomachining
超高频振动对纳米加工影响的模拟
金属粒子適用マイクロファブリケーションの基礎研究,第1報:鋼の微少引っかきに及ぼす第2相合金の影響
金属颗粒微加工基础研究第1部分:第二相合金对钢微划伤的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    谷山久法;江田弘;清水淳;周立波;中沢由加里;佐藤潤一
  • 通讯作者:
    佐藤潤一
L.Zhou: "State-of-the-art Technologies and Kinematical Analysis for One-Stop Finishing of φ300mm Si Wafer"Journal of Materials Processing Technology. 129・1-3. 34-40 (2002)
周立:“φ300mm硅片一站式精加工的最新技术和运动学分析”材料加工技术杂志129・1-3(2002年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
江田 弘: "ものづくり機械の原理"日刊工業新聞社出版. 1-184 (2002)
枝田博:《制造机器的原理》日刊工业新闻出版1-184(2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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