[發明專利]基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制方法和系統

有效

• 申請號: 202011263713.9
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112283059B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張志強;戴喜德;劉聰;史國華;周武平;張濤;蔣克明;黎海文
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;G02B21/36
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

1.一種基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，包括：光學顯微成像模塊、控制模塊、激光光源、樣品平臺以及樣品微球；

所述樣品微球包括球核以及包覆在所述球核表面的光熱材料層，所述樣品微球通過容器置于所述樣品平臺上，所述激光光源發出激光光斑，所述光學顯微成像模塊用于對所述樣品微球進行成像；

所述控制模塊用于控制實現激光光源和樣品微球之間進行相對運動，以使所述激光光源發出的激光光斑可聚焦在所述樣品微球邊緣，從而使得所述樣品微球因光熱效應而朝遠離激光光斑的方向滾動；

所述球核的材料為在所述激光器發出的激光的中心波段無光熱效應的非金屬材料，且密度大于水；

所述樣品微球的直徑為10～500μm，所述光熱材料層的厚度為50～500nm。

2.根據權利要求1所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述光學顯微成像模塊包括成像光源、沿所述成像光源發出的成像光的出射方向依次設置的聚光鏡、顯微物鏡、半反半透鏡、目鏡以及CCD相機，所述樣品平臺設置在所述聚光鏡和顯微物鏡之間。

3.根據權利要求2所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述激光光源包括激光器以及設置在所述激光器的出光口上的準直器。

4.根據權利要求3所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述激光器發出的激光經過所述準直器后被所述半反半透鏡反射，再經所述顯微物鏡后照射到所述樣品平臺上的樣品微球上；

所述成像光源發出的成像光經過所述聚光鏡后照射到所述樣品平臺上的樣品微球上，所述樣品微球反射的光經所述顯微物鏡收集后再透射所述半反半透鏡，再經過所述目鏡后到達所述CCD相機。

5.根據權利要求4所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述準直器為可調光纖準直器，經過所述可調光纖準直器后的準直光束直徑大于所述顯微物鏡的入瞳直徑。

6.根據權利要求5所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述球核的材料為聚苯乙烯、二氧化硅或其他聚合物，所述光熱材料層的材料為金或銀或其他具有光熱轉換效應的有機聚合物。

7.根據權利要求6所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，所述樣品平臺具有X、Y兩個方向的自由度，其可在所述控制模塊的控制下進行X、Y方向的水平移動，以使所述激光光源出射的激光光斑可聚焦到所述樣品平臺上的樣品微球邊緣。

8.根據權利要求6所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統，其特征在于，該系統還包括可調節所述激光光源出射的激光光斑的聚焦位置的空間光調制機構或反射機構，所述空間光調制機構或反射機構可在所述控制模塊的控制下調節所述激光光源出射的激光光斑的位置，以使激光光斑聚焦在樣品平臺上的樣品微球邊緣。

9.根據權利要求7所述的基于光熱效應的樣品微球水平滾動控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將所述CCD相機和二維樣品臺分別與所述控制模塊連接，將樣品微球放入盛有液體的容器中，將容器置于所述二維樣品臺上，開啟所述成像光源，通過所述控制模塊控制所述二維樣品臺進行水平移動，同時調節所述顯微物鏡與樣品微球的距離，使得樣品微球清晰成像于所述CCD相機的視野中央；

2)開啟所述激光器，通過所述控制模塊控制所述二維樣品臺進行水平移動以調節樣品微球的位置，使得視野中的激光光斑位置相對靠近樣品微球邊緣附近，同時調節所述可調光纖準直器，縮小激光光斑；

3)控制二維樣品臺進行水平移動使得樣品微球繼續靠近激光光斑，并使得激光光斑聚焦在樣品微球邊緣而使樣品微球因光熱效應而移動，通過控制二維樣品臺繼續移動，使激光光斑追上移動的樣品微球，從而使得樣品微球持續進行移動。