【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于多維振動刺激的光電子鑷細胞操控輔助系統及其控制方法這個輔助系統的特點在于可以產生任意可變周期和可變外加頻率的不同振動效果，具體說是將振動效果通過該輔助系統應用在光誘導介電泳的工作過程中，使光誘導介電泳系統在應用過程中可以更精確地完成表征，更高效地完成分離，在微納操控領域具有極大的發展空間。
技術介紹
1、微納顆粒的操控及分離技術在近些年在生命科學領域被廣泛應用。細胞作為微納尺度物體中最為特殊的一類，對其本身的機械、電學、化學特性受到了廣泛的關注，又因為細胞溶液中通常是多種細胞的共存環境，因此基于表征結果實現細胞的有效分離是表征過程中不可缺少的步驟之一。現有的細胞分離技術可以從原理上大致劃分為兩類：(1)利用細胞本身特異性的生物標記技術，其中通過抗體標記細胞從而實現分離已在醫療領域廣泛應用，但是由于標記后細胞的生物特性會發生改變，造成后續操作的不利。(2)基于細胞的機械、電學特性借助外部設備的分離。密度梯度離心法：該方法是一種已得到臨床應用且免標記的細胞分離技術。不同種類的細胞由于半徑、蛋白成分等因素的差異，導致其密度存在差異，所以通過離心力的作用可以使不同種類的細胞分離并保持在溶液中的不同高度帶上，進而可以收集以獲得不同種類細胞。光誘導介電泳系統是另一種在生命科學研究領域快速發展的技術之一，其可以定量的實現不同生理狀態、不同細胞系細胞的合理表征及高效分離，其中光電子鑷芯片是分離成功率的關鍵影響因素，使細胞在芯片中受到介電泳力主導，而減少其他摩擦力、吸引力對于操控的影響成為重中之重，因為從物理作用的角度采用相
技術實現思路
1、本專利技術的目的是面向光電子鑷芯片提供基于多維振動效果，進而實現對于細胞的有效操控，促進后續的細胞生理狀態表征和高效分選的發展。應用基于基本物理原理開發的輔助操控系統推進細胞生物學相關學科與產業的快速發展。
2、由多個微型的環形振動馬達組成的輔助系統固定于傳統光電子鑷芯片的側面及下方，且通過焊接導線的控制電路與外部的動力源相連，在細胞通過光電子鑷系統進行操作的過程中，通過改變輔助系統控制電路的的強度調節芯片的振動頻率及幅值，并且當不同的動力源輸入具有相位差時，可以實現不同類型的振動，從而減小細胞與上下芯片的粘附力以及細胞之間的吸引力。
3、本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是：
4、基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，包括：
5、支架，用于放置光電子鑷芯片；
6、馬達，為多個，在支架底部四角位置分別設有一個馬達，在支架的相對兩個側面分別設有一個馬達；
7、雙向脈沖電源，用于通過馬達對應的驅動電路控制馬達震動。
8、所述支架包括底板，位于底板左右兩側、并與底板可相對伸縮的伸縮架，伸縮架在豎直面的投影為l形，l形的橫邊與底板可相對伸縮地插接，l形的豎邊及l型橫邊的前后兩端均設有振動馬達。
9、所述底板的內部或外側設有彈簧，彈簧的兩端分別與兩側l形伸縮架的橫邊相連；l形伸縮架的豎邊內表面、l形伸縮架的橫邊上表面及底板的上表面均設有供芯片插入的芯片槽。
10、所述多通道雙向脈沖電源具有4個以上輸出通道，且各通道均可提供重復、單個、一串或兩個輸出；一個輸出通道用于控制一個馬達。
11、所述多通道雙向脈沖電源輸出脈沖設置為單相、雙相、斜坡中的任意一種輸出方式。
12、所述多通道雙向脈沖電源的脈沖幅值至少可在-10v到10v可調，分度值小于等于0.1v；脈沖寬度至少可在0s到20ms范圍內可調，分度值小于等于1ms；脈沖頻率至少可在0hz到5hz范圍內可調，分度值小于等于1hz。
13、基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助控制方法，通過改變多通道雙向脈沖電源的通道選取方式，改變輸入參數，將多通道雙向脈沖電源的輸入電壓用于驅動馬達，對光電子鑷芯片進行可變方向和模式的振動脈沖刺激，從而間接對操縱細胞的進行多種模式的機械振動刺激。
14、所述輸入參數包括振動頻率、振動幅值、脈寬、相位差。
15、多通道雙向脈沖電源的輸入電壓為正弦信號，
16、所述對光電子鑷芯片進行可變方向和模式的振動脈沖刺激，包括：
17、3)通過控制電路的輸出使下方四個振動馬達以同相位進行驅動，并且側向2個振動馬達不振動時，以產生上下振動效果；
18、4)通過控制電路的輸出使側向2個振動馬達進行驅動，下方振動馬達不振動時，以產生橫向振動效果；
19、3)通過控制電路的輸出使下方長邊2個振動馬達以同相位進行驅動，側向2個振動馬達不振動時，以產生沿光電子躡芯片中線的起伏振動效果；
20、4)通過控制電路的輸出使下方短邊2個振動馬達以同相位進行驅動，側向2個振動馬達不振動時，以產生沿光電子躡芯片短邊中線的起伏振動效果。
21、本專利技術具有以下有益效果及優點：
22、1.本專利技術利用多維振動刺激可以實現光電子鑷芯片在有效范圍內的振動，即不影響細胞的生理狀態并且可以使細胞的操縱更加輕松，對后續表征和分離提供了良好的實驗基礎。
23、2.本專利技術的光電子鑷振動芯片并不需要改變原有的光誘導介電泳系統原理及結構。在大量的研究中，光圖案的形狀也是環形，所以本專利技術下部的結構設計不會影響光誘導介電泳系統中視覺監控系統的效果。
24、3.本專利技術中可以通過細胞在視覺監控系統下的效果來改變振動馬達的頻率及幅值，來最大可能地減小摩擦力和細胞間吸引力，更好的在微流控通道中利用介電泳力實現細胞的檢測及操控。同時，由于外接動力源的數量可以任意改變，通過相位差的改變可以產生多種不同振動效果，因此，在微粒操控、細胞分選、水凝膠動態生長等研究領域具有潛在的應用。
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1.基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述支架包括底板(8)，位于底板(8)左右兩側、并與底板(8)可相對伸縮的伸縮架(7)，伸縮架(7)在豎直面的投影為L形，L形的橫邊與底板(8)可相對伸縮地插接，L形的豎邊及L型橫邊的前后兩端均設有振動馬達(2)。
3.根據權利要求2所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述底板(8)的內部或外側設有彈簧(4)，彈簧(4)的兩端分別與兩側L形伸縮架(2)的橫邊相連；L形伸縮架(2)的豎邊內表面、L形伸縮架(2)的橫邊上表面及底板(8)的上表面均設有供芯片插入的芯片槽。
4.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述多通道雙向脈沖電源具有4個以上輸出通道，且各通道均可提供重復、單個、一串或兩個輸出；一個輸出通道用于控制一個馬達。
5.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述多通道雙向脈沖電源輸出脈沖設置為單相
6.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述多通道雙向脈沖電源的脈沖幅值至少可在-10V到10V可調，分度值小于等于0.1V；脈沖寬度至少可在0s到20ms范圍內可調，分度值小于等于1ms；脈沖頻率至少可在0Hz到5Hz范圍內可調，分度值小于等于1Hz。
7.基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助控制方法，其特征在于，通過改變多通道雙向脈沖電源的通道選取方式，改變輸入參數，將多通道雙向脈沖電源的輸入電壓用于驅動馬達，對光電子鑷芯片進行可變方向和模式的振動脈沖刺激，從而間接對操縱細胞的進行多種模式的機械振動刺激。
8.根據權利要求7所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助控制方法，其特征在于，所述輸入參數包括振動頻率、振動幅值、脈寬、相位差。
9.根據權利要求7所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助控制方法，其特征在于，多通道雙向脈沖電源的輸入電壓為正弦信號。
10.根據權利要求7所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助控制方法，其特征在于，所述對光電子鑷芯片進行可變方向和模式的振動脈沖刺激，包括：
...【技術特征摘要】
1.基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述支架包括底板(8)，位于底板(8)左右兩側、并與底板(8)可相對伸縮的伸縮架(7)，伸縮架(7)在豎直面的投影為l形，l形的橫邊與底板(8)可相對伸縮地插接，l形的豎邊及l型橫邊的前后兩端均設有振動馬達(2)。
3.根據權利要求2所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述底板(8)的內部或外側設有彈簧(4)，彈簧(4)的兩端分別與兩側l形伸縮架(2)的橫邊相連；l形伸縮架(2)的豎邊內表面、l形伸縮架(2)的橫邊上表面及底板(8)的上表面均設有供芯片插入的芯片槽。
4.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述多通道雙向脈沖電源具有4個以上輸出通道，且各通道均可提供重復、單個、一串或兩個輸出；一個輸出通道用于控制一個馬達。
5.根據權利要求1所述的基于多維振動的光電子鑷細胞操控輔助系統，其特征在于，所述多通道雙向脈沖電源輸出脈沖設置為單相、雙相、斜坡中的任意一種...
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