弹射分选装置及弹射分选方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种弹射分选装置及弹射分选方法，其中的弹射分选方法，包括如下步骤：S1、对激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取样本中每个微颗粒或细胞的位置和轮廓；S2、触发激光器发出用于同时弹射多个微颗粒或细胞的激光，并将激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑；S3、通过激光能量的作用，促使激光弹射芯片将多个微颗粒或细胞同时弹出。本发明专利技术能够同时弹射多个简单形状的微颗粒或细胞，实现高通量分选；以及在不破坏复杂形状微颗粒或细胞的情况下，实现复杂形状微颗粒或细胞的分选，能够缩短分选时间，提高分选效率。

【技术实现步骤摘要】
弹射分选装置及弹射分选方法
本专利技术涉及微颗粒或细胞分选
，特别涉及一种弹射分选装置及弹射分选方法。
技术介绍
自然界中微颗粒或细胞的种类繁多，从不足1μm的细菌到超过100μm的卵微颗粒或细胞，从简单的球形、半球形、椭圆形到复杂的丝状、分支状、螺旋状，微颗粒或细胞的尺寸和形态各异。在生命科学、医学以及生物学等诸多领域，经常需要将一个微颗粒或细胞从众多微颗粒或细胞中或较为复杂的环境样品中分选出来。目前常用的单微颗粒或细胞分选技术比如流式微颗粒或细胞分选方法只能处理相对规则形状的微颗粒或细胞，对于形状复杂的微颗粒或细胞，例如丝状微颗粒或细胞仍束手无策。显微镜下的手动吸附分选、激光显微切割虽然从理论上可以实现复杂形状微颗粒或细胞的分选问题，但所消耗的时间较长，效率不高。目前尚无一种针对复杂形状微颗粒或细胞进行高效快速的分选装置及方法。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，提出一种弹射分选装置及弹射分选方法，通过将光束调制成与复杂形状微颗粒或细胞轮廓相吻合的系列光斑或调制成与多个简单形状微颗粒或细胞轮廓一致的多个光斑，实现对简单微颗粒或细胞的高通量分选及对复杂微颗粒或细胞高效快速的分选。本专利技术提供的弹射分选装置，包括：激光器、显微成像定位模块、光束调制模块、光能量调节模块和激光弹射芯片；其中，显微成像定位模块用于对激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取样本中每个微颗粒或细胞的位置和轮廓；激光器用于发出一个或者多个对微颗粒或细胞进行弹射的激光；光束调制模块用于将激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑；光能量调节模块用于调节激光的能量，改变光斑可弹射的范围；激光弹射芯片用于在激光能量的作用下将一个或多个微颗粒或者一个或多个细胞同时或依次弹出。优选地，光束调制模块包括光束调制元件和聚焦元件，光束调制元件通过光的相位调控或强度调控，调节光场的空间分布，与聚焦元件配合将激光调制成与简单形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相同的或覆盖简单形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的单个光斑，或者将激光调制成与复杂形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相吻合的或覆盖复杂形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的连串光斑。优选地，光束调制元件为相位调控元件或强度调控元件。优选地，光束调制元件为变形镜、偏振光学元件或液晶空间光调制器。优选地，弹射分选装置还包括移动装置，用于带动激光弹射芯片进行水平方向的移动。本专利技术提供的弹射分选方法，包括如下步骤：S1、对激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取样本中每个微颗粒或细胞的位置和轮廓；S2、触发激光器发出用于弹射一个或多个微颗粒或细胞的激光，并将激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑；S3、通过激光能量的作用，促使激光弹射芯片将一个或多个微颗粒或者一个或多个细胞同时或依次弹出。优选地，在步骤S1中，获取样本中微颗粒或细胞的位置和轮廓的方法为：对光学成像生成的图像进行目标识别，获取微颗粒或细胞在图像中的轮廓及像素坐标。优选地，在步骤S2中，将激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑，包括如下步骤：S210、基于每个微颗粒或细胞的轮廓及像素坐标，在图像中生成对应的光斑；S220、通过相位恢复算法对生成光斑的图像进行计算，获得产生目标光场分布所需的相位分布灰度图；S230、将相位分布灰度图加载到光束调制元件产生目标光场，在与聚焦元件的配合下将激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑，并聚焦于对应的微颗粒或细胞上。优选地，在步骤S230中，通过变形镜、偏振光学元件或液晶空间光调制器加载相位分布灰度图产生目标光场。优选地，在步骤S230中，光束调制元件与聚焦元件配合，将激光调制成与简单形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相同的或覆盖简单形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的单个光斑，或者将激光调制成与复杂形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相吻合的或覆盖复杂形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的连串光斑。与现有技术相比，本专利技术能够取得如下技术效果：1、能够同时弹射多个简单形状的微颗粒或细胞，实现高通量分选；2、在不破坏复杂形状微颗粒或细胞的情况下，实现复杂形状微颗粒或细胞的分选，能够缩短分选时间，提高分选效率。附图说明图1是本专利技术提供的弹射分选装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的弹射分选方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例1提供的单一酵母菌弹射分选的动态过程示意图；图4是本专利技术实施例2提供的丝状菌弹射分选的动态过程示意图。其中的附图标记包括：显微成像定位模块1、激光器2、光能量调节模块3、光束调制模块4、激光弹射芯片5、细胞接收器6。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。本专利技术提供一种弹射分选装置及弹射分选方法，其弹射分选对象为微颗粒或细胞，下面以弹射分选细胞为例进行说明，对于弹射分选微颗粒同理可知。样本可以包括一个细胞或多个独立且形状简单的细胞，例如球形、半球形或椭圆形。样本还可以包括一个或多个形状复杂的细胞，例如丝状、分支状、螺旋状的细胞。图1示出了本专利技术提供的弹射分选装置的结构。如图1所示，本专利技术提供的弹射分选装置，包括显微成像定位模块1、激光器2、光能量调节模块3、光束调制模块4、激光弹射芯片5、细胞接收器6和移动装置。样本附着于激光弹射芯片5上，激光弹射芯片5包括玻璃底片和覆膜，覆膜位于玻璃底片上，样本附着在覆膜上。细胞接收器6位于激光弹射芯片5的下方，当激光弹射芯片5接收到激光能量时，将样本中的细胞弹射到细胞接收器6中，实现细胞的弹射分选。显微成像定位模块1用于对激光弹射芯片5上的样本进行光学成像，并获取样本中每个细胞的位置和轮廓。显微成像定位模块1包括光学显微成像装置和图像识别定位系统，光学显微成像装置用于对样本进行光学成像生成图像，图像识别定位系统用于通过图像识别的方式获取图中每个细胞的位置和轮廓。由于光学显微成像装置为现有技术，故其具体结构不在本专利技术中赘述。获取细胞的位置和轮廓是为了保证光束调制模块4能够生成与细胞的位置相同和形状相吻合的光斑。激光器2用于发出一个或者多个对微颗粒或细胞进行弹射的激光，激光器2可以选用单脉冲激光器或连续脉冲激光器。光能量调节模块3与激光器2配合使用，用于调节激光的能量，改变光斑可弹射的范围大小。激光的能量越高，光斑的尺寸越大，弹射范围越大，激光的能量越低，光斑的尺寸越小，弹射范围越小。光束调制模块4用于将激光调制成与每个细胞的位置和轮廓相一致的光斑。光束调制模块4包括光束调制元件和聚焦元件，光束调制元件可以是相位调控元件或强度调控元件，具体可以是变形镜(例如DMD反射镜)、偏振光学元件(例如DOE偏振光学元件)或液晶空间光调制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹射分选装置，其特征在于，包括：激光器、显微成像定位模块、光束调制模块、光能量调节模块、激光弹射芯片；其中，/n所述显微成像定位模块用于对所述激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取所述样本中每个微颗粒或细胞的位置和轮廓；/n所述激光器用于发出一个或者多个对微颗粒或细胞进行弹射的激光；/n所述光束调制模块用于将所述激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑；/n所述光能量调节模块用于调节所述激光的能量，改变光斑可弹射的范围；/n所述激光弹射芯片用于在激光能量的作用下将一个或多个微颗粒或者一个或多个细胞同时或依次弹出。/n

【技术特征摘要】
1.一种弹射分选装置，其特征在于，包括：激光器、显微成像定位模块、光束调制模块、光能量调节模块、激光弹射芯片；其中，
所述显微成像定位模块用于对所述激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取所述样本中每个微颗粒或细胞的位置和轮廓；
所述激光器用于发出一个或者多个对微颗粒或细胞进行弹射的激光；
所述光束调制模块用于将所述激光调制成与每个微颗粒或细胞的位置和轮廓相一致的光斑；
所述光能量调节模块用于调节所述激光的能量，改变光斑可弹射的范围；
所述激光弹射芯片用于在激光能量的作用下将一个或多个微颗粒或者一个或多个细胞同时或依次弹出。


2.如权利要求1所述的弹射分选装置，其特征在于，所述光束调制模块包括光束调制元件和聚焦元件，所述光束调制元件通过光的相位调控或强度调控，调节光场的空间分布，与聚焦元件配合将所述激光调制成与简单形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相同的或覆盖简单形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的单个光斑，或者将所述激光调制成与复杂形状微颗粒轮廓或细胞轮廓相吻合的或覆盖复杂形状微颗粒轮廓或覆盖细胞轮廓的连串光斑。


3.如权利要求2所述的弹射分选装置，其特征在于，所述光束调制元件为相位调控元件或强度调控元件。


4.如权利要求3所述的弹射分选装置，其特征在于，所述光束调制元件为变形镜、偏振光学元件或液晶空间光调制器。


5.如权利要求1所述的弹射分选装置，其特征在于，还包括移动装置，用于带动所述激光弹射芯片进行水平方向的移动。


6.一种弹射分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对激光弹射芯片上的样本进行光学成像，并获取所述样本中待弹射分选的每个微颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李备，梁鹏，洪喜，刘坤香，尚林东，王云桐，
申请(专利权)人：长春长光辰英生物科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22