移動(dòng)微型目標(biāo)提取方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種移動(dòng)微型目標(biāo)提取方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在生物醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員往往需要在顯微鏡下進(jìn)行大量細(xì)致且重復(fù)的精密操作，以從培養(yǎng)基中提取各種目標(biāo)，其中線蟲(chóng)是一種典型的目標(biāo)，本申請(qǐng)中以線蟲(chóng)為例進(jìn)行說(shuō)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解這并非是對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案的限定，本申請(qǐng)的技術(shù)方案可以應(yīng)用于任何目標(biāo)。
[0003]以線蟲(chóng)為例，自從1963年始分子遺傳學(xué)的奠基人之一，Sydney Brenner提出將線蟲(chóng)(秀麗線蟲(chóng))作為模式生物來(lái)進(jìn)行生命科學(xué)的研宄。秀麗線蟲(chóng)是一種最簡(jiǎn)單的具有神經(jīng)細(xì)胞的多細(xì)胞生物，長(zhǎng)約1_，以大腸桿菌為食，并且便于增加種群數(shù)量和進(jìn)行遺傳分析。在自然環(huán)境下，線蟲(chóng)分為雌雄同體和雄性兩種，雌雄同體占絕大多數(shù)。雖然雄性線蟲(chóng)只占大約千分之一，但是在實(shí)驗(yàn)室中可以使用熱激的辦法來(lái)產(chǎn)生雄性線蟲(chóng)用于交配，兩種性別特征使得線蟲(chóng)在遺傳研宄中擁有非常大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在利用秀麗線蟲(chóng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)在生命科學(xué)的很多領(lǐng)域都有重要的突破，如細(xì)胞程序性死亡，RNA干擾，延緩衰老實(shí)驗(yàn)及藥物篩選等等，秀麗線蟲(chóng)更是第一個(gè)完成全基因組測(cè)序的生物。如今線蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)仍然是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行著最多的實(shí)驗(yàn)之一，這些實(shí)驗(yàn)的背后包含著實(shí)驗(yàn)人員大量的重復(fù)勞動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)中實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)人員都是采用人工方式從培養(yǎng)基中提取線蟲(chóng)，這樣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室內(nèi)需要大量重復(fù)的工作，造成人員成本的增加?，F(xiàn)有技術(shù)中雖然有很多想要通過(guò)設(shè)備自動(dòng)捕獲線蟲(chóng)的設(shè)備，但是由于線蟲(chóng)是活的物體，其位置不斷變化，因此想要自動(dòng)定位后再通過(guò)外部設(shè)備(例如真空吸筆)捕捉到線蟲(chóng)非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中缺少簡(jiǎn)單有效的設(shè)備能夠自動(dòng)提取目標(biāo)的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種移動(dòng)微型目標(biāo)提取方法和裝置，可以便捷快速的提取各種目標(biāo)，同時(shí)成本低廉。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種移動(dòng)微型目標(biāo)提取方法，包括:
[0006]步驟1、通過(guò)圖像提取裝置提取移動(dòng)微型目標(biāo)的圖像，并根據(jù)提取的圖像確定移動(dòng)微型目標(biāo)的當(dāng)前位置(XpYpZ1);
[0007]步驟2、獲取用于提取所述移動(dòng)微型目標(biāo)的目標(biāo)提取裝置的當(dāng)前位置(Xtl, Y0, Z0);并以此確定該提取機(jī)構(gòu)的沿著X軸、Y軸、Z軸中至少一個(gè)軸的移動(dòng)距離Xm、Ym、zm；
[0008]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0009]Ym= (Y「Y。)β，其中 I > β > O ；
[0010]Zni= (Z1-Z0) λ，其中 I > λ > O ;
[0011]步驟3、驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)提取裝置移動(dòng)到預(yù)定位置(XfXm, Y0+Ym, Z0+Zm)；
[0012]步驟4、通過(guò)圖像提取裝置獲取當(dāng)前移動(dòng)微型目標(biāo)的圖像，并根據(jù)提取的圖像確定移動(dòng)微型目標(biāo)的位置(x2，\，Z2)，判斷預(yù)定位置(XfXm, Y0+Ym, Z0+Zm)與移動(dòng)微型目標(biāo)的位置(X2，Y2，Z2)之間的間距是否小于預(yù)設(shè)閾值，如果是則步驟結(jié)束；如果否則返回步驟2。
[0013]其中，所述圖像提取裝置為顯微鏡鏡頭。
[0014]其中，所述目標(biāo)提取裝置為真空吸筆。
[0015]其中，所述目標(biāo)提取裝置固定在3D打印機(jī)的機(jī)械臂上，且所述3d打印機(jī)的控制主板連接所述圖像提取裝置以根據(jù)所述圖像提取裝置提取的圖像控制所述3D打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂帶動(dòng)所述目標(biāo)提取裝置移動(dòng)。
[0016]其中，所述目標(biāo)物體為不規(guī)則的條狀物體，且所述方法還包括:確定所述目標(biāo)物體的外輪廓，并在所述外輪廓外確定一個(gè)矩形框，以所述矩形框的長(zhǎng)邊中心位置的垂直延伸線與所述目標(biāo)物體的交點(diǎn)作為所述目標(biāo)物體的當(dāng)前位置。
[0017]同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種移動(dòng)微型目標(biāo)提取裝置，包括:
[0018]定位模塊，用于通過(guò)圖像提取裝置提取移動(dòng)微型目標(biāo)的圖像，并根據(jù)提取的圖像確定移動(dòng)微型目標(biāo)的當(dāng)前位置(X1, Y1, Z1)；
[0019]距離計(jì)算模塊，用于獲取目標(biāo)提取裝置的當(dāng)前位置(Xc^YvZci);并以此確定該提取機(jī)構(gòu)的沿著X軸、Y軸、Z軸中至少一個(gè)軸的移動(dòng)距離Xm、Ym、zm；
[0020]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0021]Ynj= (Y1-Y0) β，其中 I > β > O ;
[0022]Zm= (Ζ「Ζ。)λ，其中 I > λ > O ;
[0023]驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)提取裝置移動(dòng)到預(yù)定位置(XJXm, Y0+Ym, Z0+Zm)；
[0024]判斷模塊，用于通過(guò)圖像提取裝置獲取當(dāng)前移動(dòng)微型目標(biāo)的圖像，并根據(jù)提取的圖像確定移動(dòng)微型目標(biāo)的位置(X2，\，Z2)，判斷預(yù)定位置(XQ+Xm，YQ+Ym，Z0+Zm)與移動(dòng)微型目標(biāo)的位置(x2，\，Z2)之間的間距是否小于預(yù)設(shè)閾值，如果則結(jié)束；如果否則控制所述距離計(jì)算模塊、驅(qū)動(dòng)模塊重新控制所述目標(biāo)提取裝置移動(dòng)并根據(jù)判斷模塊重新進(jìn)行判斷。
[0025]其中，所述圖像提取裝置為顯微鏡鏡頭。
[0026]其中，所述目標(biāo)提取裝置為真空吸筆。
[0027]其中，所述目標(biāo)提取裝置固定在3D打印機(jī)的機(jī)械臂上，且所述3d打印機(jī)的控制主板連接所述圖像提取裝置以根據(jù)所述圖像提取裝置提取的圖像控制所述3D打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂帶動(dòng)所述目標(biāo)提取裝置移動(dòng)。
[0028]其中，所述目標(biāo)物體為不規(guī)則的條狀物體，且所述定位模塊還用于:確定所述目標(biāo)物體的外輪廓，并在所述外輪廓外確定一個(gè)矩形框，以所述矩形框的長(zhǎng)邊中心位置的垂直延伸線與所述目標(biāo)物體的交點(diǎn)作為所述目標(biāo)物體的當(dāng)前位置。
[0029]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:上述技術(shù)方案提出了一種“欠反饋”的控制方式，對(duì)于提取運(yùn)動(dòng)軌跡不可控的目標(biāo)有很好的效果。由于目標(biāo)的移動(dòng)方向不可預(yù)測(cè)，因此有可能在目標(biāo)提取裝置在移動(dòng)時(shí)，目標(biāo)就已經(jīng)離開(kāi)了此前的位置。因此上述技術(shù)方案在每次移動(dòng)時(shí)并不移動(dòng)到目標(biāo)的位置，而是移動(dòng)到距離目標(biāo)一定距離的位置。然后再次獲取目標(biāo)的位置，以此來(lái)不斷進(jìn)行微調(diào)。由于目標(biāo)提取裝置在不斷的移動(dòng)時(shí)，與目標(biāo)的距離是不斷減小的，因此每次移動(dòng)的距離和所消耗的時(shí)間也越來(lái)越小。這樣就可以更為精確的對(duì)目標(biāo)進(jìn)彳丁提取，且可以提尚效率。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]在本發(fā)明實(shí)施例中以線蟲(chóng)為例進(jìn)行說(shuō)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于一切微型移動(dòng)微型目標(biāo)的提取，而不限于線蟲(chóng)。為了提取培養(yǎng)基中的線蟲(chóng)，可以將培養(yǎng)基置于3D打印機(jī)的基底上，然后將目標(biāo)提取裝置(例如真空筆)固定在3D打印機(jī)的機(jī)械臂上。然后通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的控制算法來(lái)控制機(jī)械臂上的目標(biāo)提取裝置移動(dòng)到線蟲(chóng)的位置，并提取線蟲(chóng)。而獲取培養(yǎng)基中線蟲(chóng)位置的圖像提取裝置可以為顯微鏡鏡頭。這樣通過(guò)顯微鏡鏡頭獲取培養(yǎng)基中的圖像，然后將圖像進(jìn)行處理以獲取圖像中線蟲(chóng)的位置，然后向3D打印機(jī)的控制機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，控制機(jī)械臂不斷移動(dòng)，直至機(jī)械臂上的目標(biāo)提取裝置的位置與目標(biāo)位置重合，就可以準(zhǔn)確的提取目標(biāo)了。
[0033]當(dāng)然，任何可以驅(qū)動(dòng)目標(biāo)提取裝置準(zhǔn)確移動(dòng)的設(shè)備都可以作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如機(jī)械臂等；因此采用3D打印機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)只是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)例子，而非對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例的控制方法是采用欠反饋的技術(shù)，即每一次移動(dòng)都移動(dòng)到距離目標(biāo)一定距離的位置，而不是移動(dòng)到目標(biāo)的位置。這是由于目標(biāo)(例如線蟲(chóng))是在不斷移動(dòng)的，而且移動(dòng)方向不可預(yù)估，因此非常有可能出現(xiàn)目標(biāo)提取裝置移動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)，目標(biāo)已經(jīng)改變位置了。如果目標(biāo)是朝向與目標(biāo)提取裝置移動(dòng)方向相同的方向移動(dòng)的，則只需控制目標(biāo)提取裝置再移動(dòng)一個(gè)距離就可以了 ；但是如果目標(biāo)是朝相反方向移動(dòng)的，則目標(biāo)提取裝置當(dāng)前位置是已經(jīng)移動(dòng)“過(guò)頭”了，還需要朝向相反反向往回移動(dòng)，造成效率降低且容易損壞驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而采用了本發(fā)明實(shí)施例的方法，可以防止目標(biāo)提取裝置頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0035]具體的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種移動(dòng)微型目標(biāo)提取方法，包括:
[0036]步驟1、通過(guò)圖像提取裝置提取移動(dòng)微型目標(biāo)的圖像，并根據(jù)提取的圖像確定移動(dòng)微型目標(biāo)的當(dāng)前位置(XpYpZ1);
[0037]步驟2、獲取用于提取所述移動(dòng)微型目標(biāo)的目標(biāo)提取裝置的當(dāng)前位置(Xtl, Y0, Z0);并以此確定該提取機(jī)構(gòu)的沿著X軸、Y軸、Z軸中至少一個(gè)軸的移動(dòng)距離Xm、Ym、zm；
[0038]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0039]Ym= (Y「Y。)β，其中 I > β > O ；
[0040]Zm= (Ζ「Ζ。)λ，其中 I &g