显微操作技术是人类改造细胞的重要手段。随着计算机和机器人技术的发展,显微操作已经进入了自动化和批量化的阶段。然而,当前的自动化显微操作基本不考虑对细胞的伤害,并且忽略细胞的力学性质,因此相比于传统手动操作,操作方法较为单一,操作水平较为有限。本文将细胞的力学性质引入到显微操作中,利用传统的显微操作平台进行基于细胞力学性质的显微操作方法研究,以减小操作的伤害和提高操作的水平。本文针对基于细胞的力学性质的显微操作存在的主要挑战——细胞力学性质在线检测方法和基于该性质的显微操作方法展开研究；在通用的显微操作系统上实现了细胞的两个重要力学特性参数——细胞重量和弹性模量的在线测量,并将测量结果应用于核移植中的关键操作步骤——细胞拨动中,建立了基于细胞力学性质的拨动幅度定量控制方法；进而实现了一种机器人化的批量卵母细胞去核流程,通过将该流程应用到家畜核移植操作中,实现了克隆胚胎的产业化生产。本文的工作主要包括以下几个方面：当前细胞称重方法依赖于特制的设备和昂贵的仪器,无法应用到显微操作中且不能对卵母细胞和胚胎等较大的细胞进行测量。本文在课题组自制的显微操作平台上实现了一种基于落球法的细胞称量方法,该方法利用球体在液体中的匀速下落速度在线获得细胞的密度,进而计算细胞的重量。实验表明,该方法测得的细胞密度与生物学方面的结果基本一致,本文方法至少可以检测到1%的细胞重量变化量(约为2.83x10011kg)。针对当前显微操作中常用的气压注射器的吸持压受毛细作用影响较大,难以进行细胞弹性模量测量的不足,本文提出了一种基于平衡压模型的细胞弹性模量测量方法。该方法通过平衡压模型首次量化了毛细作用对气动注射器吸持压的影响；进一步的,利用该模型实现了细胞吸持过程中的吸持压的精确控制；最后,本文在通用的显微操作平台上实现了100μm尺度的家猪卵母细胞和10μm尺度的大鼠神经球弹性模量在线测量。本文将在线获得的细胞的力学特性应用到细胞拨动操作中,提出了一种基于细胞力学特性的细胞定量拨动方法。该方法通过对细胞进行受力分析,获得了定量拨动细胞的最小拨动力；随后本文利用细胞力学性质确定了拨动针的运动轨迹,最终实现了卵母细胞的定量拨动。实验结果表明,本文方法可以有效提高拨动操作精度,并明显降低拨动操作中对细胞的机械损害。进一步的,将本文研究工作与前期工作相结合,我们完成了一种机器人化的批量卵母细胞去核流程。实验结果表明,该流程操作速度基本达到了高水平操作人员的水平；完全去核率和胞质去除量方面均优于手动操作结果。将该去核流程应用到绵羊核移植操作中,每阶段的胚胎的发育率达到了当前手动操作的水平,重构胚可以发育到早期囊胚阶段,完全达到胚胎移植和产业化应用的要求。