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原文传递基于光纤的光操控动态细胞粘弹性测量方法

专利名称：	基于光纤的光操控动态细胞粘弹性测量方法
摘要：	本发明提供的是一种基于光纤的光操控动态细胞粘弹性测量方法。其内容是：由1064nm激光器输出的光束经过声光偏转器和空间光调制器后，与680nm激光器输出的光束合束，经过透镜耦合到光纤簇中，由声光偏转器和空间光调制器将1064nm激光器的光束调制成两个扫描式贝塞尔光镊来捕获活体单细胞，由680nm激光器输出的光束作为探测光。细胞在扫描式光镊作用下变形，并且可以通过光镊的位置和频率变化，得到细胞收缩和拉伸的效果，散射信号由四象限探测器接收，实时定量观测细胞的形变，计算出细胞粘弹性系数。具有光损伤小、动态操控、空间和时域分析、操作灵活、成本低等特点，可广泛用于医学和生命科学等研究领域。
专利类型：	发明专利
申请人：	桂林电子科技大学;南宁桂电电子科技研究院有限公司
发明人：	于凌尧;闫克松;尹君;刘帅;耿森;韦耀鹏;苑立波
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-06T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310825915.5
公开号：	CN117030579A
分类号：	G01N15/14;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/14
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市金鸡路1号;
主权项：	1.本发明提供的是一种基于光纤的光操控动态细胞粘弹性测量方法，其特征是：它由1064nm激光器(1)；声光偏转器AOD(2)；空间光调制器(3)；680nm激光器(4)；双色镜(5)；透镜(6)；光纤簇(7)；活体单细胞(8)；复消色差显微物镜(9)；滤光片(10)；双色镜(11)；聚光镜(12)；CCD相机(13)；带通滤波片(14)；四象限探测器(15)；光源(16)组成。1064nm激光器(1)输出的操控激光经由声光偏转器AOD(2)和空间光调制器SLM(3)形成扫描式贝塞尔镊束并与680nmm激光器(4)输出的探测光通过物镜(6)一同耦合进光纤簇(7)，光纤簇(7)的输出端作用于活体单细胞上，通过末端的贝塞尔光镊实现捕获活体单细胞(8)，通过调整光镊之间的距离\|AB\|，使细胞产生迟滞变形，实现细胞在一定频率的扫描式双光镊下收缩或拉伸，细胞产生形变后的背向散射信号由显微物镜(9)收集，经过滤光片(10)过滤掉操控光和探测光，在CCD相机(13)实时观察到细胞的形变，用于观察和记录细胞形变前后的大小，细胞形变的前向散射信号，经由双色镜(11)滤除操控光，经过带通滤波器(14)进入四象限探测器(15)，将细胞形变的光信号转换为电信号，四象限探测器采集到的数据发送到PC端，通过软件对采集的数据进行后处理得到细胞的粘弹性系数。 2.根据权利要求1所述的光操控装置，其特征是：所述光操控装置是采用非接触式震荡光镊，利用光纤簇(7)捕获并操控获活体单细胞(8)，1064nm激光器(1)输出的激光光束通过声光偏转器(2)的调制成两个扫描式光镊，再经过空间光调制器(3)生成贝塞尔光束，由物镜(6)耦合进光纤簇(7)，经光纤簇(7)传输后在输出端形成捕获光场，作为捕获光以稳定捕获活体单细胞(8)，声光偏转器产生高频振动的可调节距离和不同频率的的光镊，细胞产生同频率的动态力学响应可对活体单细胞(8)进行操控，空间范围内操控表现为双光镊作用于活体细胞(8)上，通过光镊之间的距离\|AB\|，细胞被拉伸或者收缩变形，由于细胞存在弹性，细胞会在一定时间延迟内产生同频率的动态力学响应，进而可以对细胞进行精准的受力分析，测量在确定频率下细胞粘弹性的相位滞后，获得在一定振动频率范围内的细胞相位滞后信息，测量细胞的粘弹性系数。 3.根据权利要求1所述的探测系统和四象限探测系统，其特征是：所述的探测光照明系统是680nm激光器(4)输出的探测光经透镜(6)与操控光一起耦合进光纤簇(7)，传输至输出端照射到活体细胞(8)上，激发细胞上的荧光物质，产生的荧光信号与活体细胞形变产生的散射信号由复消色差显微镜(9)收集，经过滤光片(10)滤除操控光和探测光，由CCD相机接收并成像，实时观测和记录活体细胞形变的情况，同时活体单细胞(8)形变产生的散射信号，双色镜(11)滤除操控光，经过带通滤波片(14)进入四象限探测器(15)，检测细胞形变改变导致的电压信号的变化，计算细胞在相应频率双光镊的操控下的粘弹性系数。 4.根据权利要求1所述的基于光纤的光操控动态细胞粘弹性测量方法，用单根光纤簇来捕获并操控细胞，灵活性较高，不需要各种透镜来生成操控光和探测光，结构简单，操控性强，由声光偏转器(2)调制两个扫描式激光点，精准度好，由图2所示，光纤簇(7)末端的输出的震荡激光点，作用于活体单细胞(8)上，并且关于中心对称分布，通过调整两个激光点之间的距离\|AB\|，使细胞进行拉伸或者收缩，同时可以调节震荡激光点的频率，由于细胞存在弹性，活体细胞形变产生的散射信号，经复消色差显微物镜(9)收集后，滤光片(10)滤除操控光和探测光，由CCD相机记录细胞形变前后的大小，同时细胞形变的前向散射信号经双色镜(11)和带通滤波片(14)进入四象限探测器(15)，可以精准测量到细胞的形变量，精准探测细胞的动态响应，测量细胞的粘弹性系数。
所属类别：	发明专利