[發(fā)明專利]無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡和顯微細胞切割方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710561322.7
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107186364A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易定容;孔令華
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學;寧波五維檢測科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/06;B23K26/064
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,張迪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精準醫(yī)學及精準生命科學實驗研究領(lǐng)域，尤其涉及細胞切割。

背景技術(shù)

近年來各類高通量組學技術(shù)(如蛋白組、基因組)的快速發(fā)展，以及精準醫(yī)學的快速進步，為標靶組織、標靶細胞群、標靶單細胞、標靶亞細胞器等結(jié)構(gòu)的獲取，提出了更高的要求：需要從組織切片中分離出數(shù)個乃至單個標靶細胞甚至亞細胞器結(jié)構(gòu)，并保留其完整的空間信息。能夠在保持細胞生長自然環(huán)境空間信息條件下，獲取細胞的方法主要有激光細胞顯微切割方法。

在已有激光顯微切割方法中，通常是使用光學透鏡方法來減小激光光斑，實現(xiàn)小到幾個微米的激光切割線，中國發(fā)明專利申請2015107833167公布了一種借用空間光調(diào)制器實現(xiàn)亞微米激光光斑從而減小激光切割線的方法。已有的激光細胞顯微切割方法，是通過驅(qū)動電動載物臺使得聚焦激光束繞標靶周圍一周實現(xiàn)閉合切割曲線；也有使用掃描振鏡將透射其上的激光束反射到不同位置實現(xiàn)閉合切割曲線的。然而，機械運動閉合曲線需要非常高的控制精度、加工精度、組裝精度，尤其是在標靶是直徑只有十幾個微米的細胞，甚至是直徑只有幾個微米的亞細胞或者直徑只有1個微米或者更小的亞細胞器的時候，機械運動實現(xiàn)閉合標靶的切割是極具挑戰(zhàn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種激光切割方法，無需機械運動就能夠?qū)崿F(xiàn)激光精確切割軌跡的確定。

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法,該方法包含有按照順序排列的激光發(fā)射器、具有陣列式開關(guān)微單元的空間光調(diào)制器、聚焦透鏡組、待切割標本，還包含有與空間光調(diào)制器電相連的控制單元；

空間光調(diào)制器放置在激光發(fā)射器與待切割標本之間，使得空間光調(diào)制器與用于聚焦激光束的聚焦透鏡組的焦面共軛；所述激光發(fā)射器發(fā)出的入射激光束在空間光調(diào)制器上產(chǎn)生至少1個主光斑；所述主光斑覆蓋到空間光調(diào)制器的N個相鄰微單元上；所述激光束的其它光斑還覆蓋空間光調(diào)制器的M個微單元，M≥0；

在主光斑覆蓋的N個微單元中，通過編程調(diào)整與空間光調(diào)制器電相連的控制單元，只打開其中n個相鄰且首尾閉合的微單元使其首尾連接為中空的閉合曲線，n≤N，其它的N-n+M個微單元為關(guān)閉狀態(tài)；使得從空間光調(diào)制器出射的激光束經(jīng)過聚焦透鏡組后投射到待切割標本上時，也呈現(xiàn)中空的閉合曲線，從而在待切割標本上實現(xiàn)閉合切割曲線。

在一較佳實施例中：通過調(diào)整所述中空閉合曲線上沿法線方向微鏡單元的個數(shù)p，p≥1，來調(diào)整待切割標本的切割線寬度δ。

在一較佳實施例中：通過調(diào)整所述中空閉合曲線上沿法線方向微鏡單元的個數(shù)p，p≥1，來調(diào)整待切割標本的切割線寬度δ，

在一較佳實施例中：通過調(diào)節(jié)所述中空閉合曲線所包圍的部分中，呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)的微單元個數(shù)q，q≥1，來調(diào)整待切割標本切割區(qū)域的面積大小Δ，

在一較佳實施例中：通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射器的功率來調(diào)整待切割標本的切割線深度。

在一較佳實施例中：在激光發(fā)射器與空間光調(diào)制器之間，還具有擴束透鏡組，其放大倍數(shù)B滿足：

空間光調(diào)制器內(nèi)切圓的直徑D≤入射激光束內(nèi)切圓直徑d*B。

本發(fā)明還提供了一種顯微細胞切割方法，包括顯微鏡、待切割標本；使用上述的無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法對所述待切割標本進行激光顯微切割；

所述的待切割標本為生物組織或者生物細胞樣本。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：

1.本發(fā)明提供的一種無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法，通過控制空間光調(diào)制器中的微單元打開或關(guān)閉，使得打開的微單元可以通過激光，而關(guān)閉的激光不能通過激光。利用這個原理，設(shè)置打開的微單元共同組成一個中空閉合的曲線，這樣經(jīng)過空間光調(diào)制器中的激光照射至待切割標本上時，也形成一個中空閉合曲線。這樣就形成了一個激光切割的軌跡。從上述的分析過程可知，本方法中無需任何機械運動，因此切割軌跡的調(diào)整精度非常高。

2.本發(fā)明提供的一種無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法，通過調(diào)整所述中空閉合曲線上沿法線方向微鏡單元的個數(shù)p，p≥1，來調(diào)整待切割標本的切割線寬度δ。

3.本發(fā)明提供的一種無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法，通過調(diào)節(jié)所述中空閉合曲線所包圍的部分中，呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)的微單元個數(shù)q，q≥1，來調(diào)整待切割標本切割區(qū)域的面積大小Δ。

4.本發(fā)明提供的一種無機械運動實現(xiàn)精確激光切割軌跡的方法，通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射器的功率來調(diào)整待切割標本4的切割線深度。

附圖說明