[發明專利]機器人微納混合生物活體細胞實時檢測、操縱及診斷技術與系統

無效

• 申請號: 201010271423.9
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101982780A
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發明（設計）人: 劉洋;王作斌;楊光;宋正勛;胡貞;翁占坤;李景梅;曲英敏;劉蘭嬌;徐佳
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01Q10/00
• 分類號: G01Q10/00;G01Q60/00;G01N33/48
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技術領域

本發明涉及一種機器人微納混合生物活體細胞實時檢測、操縱及診斷技術與系統，其潛在應用包括幾乎所有科技領域：生物科學、醫學、材料制造、電子學、計算機科學、環境科學、能源科學、航天航空以及農業科學等。

技術背景

在本世紀，微納米技術將在科技社會與經濟發展中處于主導地位，疾病防治、食品安全、環境保護、新型能源、高性能材料、器件與系統將依賴于微納米技術的發展。目前機器人微米或納米操作是用各種不同的力進行微米或納米操作而實現針對原子、分子和其它納米物體的操縱，探索微米或納米尺度現象，構建原型微納米器件。應用領域包括生物技術(如研究細胞、DNA、核糖體和蛋白質等)、微納米制造和材料表征等。

1982年，G.Binning和H.Rohner在IBM發明了掃描隧道顯微鏡(STM)，四年后，Binning，C.F.Quate和C.Gerber發明了原子力顯微鏡(AFM)。以STM和AFM為基礎，衍生出了多種類型的掃描探針顯微鏡(SPM)。掃描探針顯微鏡(SPM)標志著對微納領域的探索開辟了新紀元，1990年DonEigler第一次用SPM操縱氙原子寫出“IBM”的標志，之后科學家開始廣泛將SPM應用于微納領域的研究，2004年Hoshi等首次嘗試了用AFM觀察液體環境中的染色體，實現了對染色體體積的測量及染色體顯帶、染色體高級結構和畸變的研究。隨著微納操縱技術的發展，在很多應用中由于SPM固有的物理結構使其不適合三維操作，并且，其操作與成像不能同時完成。隨后又出現了機械鉗/機械手，實現微納三維操作，其中KNT制造的機械鉗其分辨率可達1nm。利用SPM或機械鉗/機械手實現的微納操縱都屬于機械微納操縱，難免對被操作物體有損傷，而且對于機械操縱而言“粗手指”和“放不下”一直是尚未解決的兩大問題。1986年美國貝爾實驗室科學家Arthur?Ashkin首次將光鑷這種激光技術用于生命科學的研究，這有利于非接觸無損操作及顯微活體的研究。目前，人們開發了光鑷對細胞、細胞器及染色體進行捕獲、分選、操縱、彎曲細胞骨架、克服分子馬達力引起的細菌旋轉動力、測定馬達蛋白作用力、及對膜體系進行定量研究。此外，光鑷技術還可應用于微小顆粒的捕獲、排列和顯微制造等領域。

然而，當前制約微納米技術廣泛應用的重要因素之一是缺少通用微納操縱制造的技術與工具。在本系統中，充分融合了掃描探針與光鑷捕獲系統的優勢，彌補了機械微納操縱系統的不足，并實現了目前微納操縱中較難實現的被操作對象的實時檢測、懸浮掃描以及無損操作等應用，可將其推廣到其他應用領域(生物、醫學、電子、材料等)。

參考文獻

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