一种旋转控制模块、方法与系统技术方案

本申请涉及显微观测技术领域，提出一种旋转控制模块、方法与系统。本申请预先将包含目标物体的液体充入一个腔体容器，并往该腔体容器内放入一个结构体。然后，使用超声波激励该结构体产生共振，利用共振产生的空间分布的局域强声场，会在该结构体的表面形成声辐射力和声流，在声辐射力和声流的作用下，可以控制该目标物体于该结构体的表面旋转，以便对该目标物体进行多角度的观测。物体进行多角度的观测。物体进行多角度的观测。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转控制模块、方法与系统


[0001]本申请涉及显微观测
，尤其涉及一种旋转控制模块、方法与系统。

技术介绍

[0002]秀丽隐杆线虫是一种身体组织结构简单的模式生物，精确和多视角地观测线虫的身体组织结构对线虫的研究具有重要意义。然而，由于线虫的尺寸较小，如何操控线虫进行旋转以对其进行多角度的显微观测成为技术人员需要考虑的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例提供了一种旋转控制模块、方法与系统，能够控制线虫等微小物体在指定位置旋转，以便对该物体进行多角度的观测。
[0004]本申请实施例的第一方面提供了一种旋转控制模块，其包括腔体容器和超声激励模块，所述腔体容器内设有结构体；
[0005]所述腔体容器，用于容纳含有目标物体的液体；
[0006]所述超声激励模块，用于向所述腔体容器发射超声波，通过超声波激励所述结构体发生共振，以使所述结构体的表面产生声场，并通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转。
[0007]本申请实施例预先将包含目标物体(例如线虫)的液体充入一个腔体容器，并往该腔体容器内放入一个结构体。然后，使用超声波激励该结构体产生共振，利用共振产生的空间分布的局域强声场，会在该结构体的表面形成声辐射力和声流，在声辐射力和声流的作用下，可以控制该目标物体于该结构体的表面旋转，以便对该目标物体进行多角度的观测。
[0008]在该旋转控制模块的一种实现方式中，所述腔体容器的底部设有压电片，所述超声激励模块可以包括：
>[0009]信号发生器，用于输出指定频率的脉冲信号，所述指定频率根据所述结构体的共振频率设定；
[0010]功率放大器，用于对所述脉冲信号进行放大，得到激励信号，以使所述压电片在所述激励信号的作用下产生超声波，所述超声波用于激励所述结构体发生共振。
[0011]在实际操作中，超声激励模块可以由信号发生器和功率放大器构成，其中信号发生器用于输出指定频率(基于该结构体的共振频率设置)的脉冲信号，功率放大器用于对该脉冲信号进行放大，得到放大的激励信号，然后可以通过压电片将该激励信号转换为超声波。
[0012]在该旋转控制模块的一种实现方式中，所述腔体容器可以由石英基底、容器壁和可拆卸的顶盖构成。
[0013]由于该腔体容器的顶盖是可拆卸的，因此可以方便地实现开放空间下的微注射等显微操作。
[0014]在该旋转控制模块的一种实现方式中，所述结构体可以为矩形的板状结构，且所
述板状结构上设有多列等间距排列的栅格。
[0015]采用这种结构可以激发结构体中的非泄露兰姆波，以产生局域化的强透射声场，从而产生强声辐射力和声流。
[0016]本申请实施例的第二方面提供了一种旋转控制方法，应用于本申请实施例第一方面提供的旋转控制模块，该方法包括：
[0017]使用所述超声激励模块向所述腔体容器发射超声波；
[0018]通过超声波激励所述结构体发生共振，以使所述结构体的表面产生声场，并通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转。
[0019]在操作时，使用超声激励模块向腔体容器发射超声波，通过超声波激励结构体产生共振，会在该结构体的表面形成足够强度的周期性的声场，进而产生周期性的声辐射力和声流。在声辐射力和声流的作用下，能够控制该目标物体于该结构体的表面旋转，以便于显微拍摄该目标物体在多个不同旋转角度下的图像。
[0020]在该方法的一种实现方式中，所述腔体容器的底部设有压电片，所述超声激励模块包括信号发生器和功率放大器；使用所述超声激励模块向所述腔体容器发射超声波，可以包括：
[0021]使用所述信号发生器输出指定频率的脉冲信号，所述指定频率根据所述结构体的共振频率设定；
[0022]使用所述功率放大器对所述脉冲信号进行放大，得到激励信号，以使所述压电片在所述激励信号的作用下产生超声波。
[0023]使用信号发生器可以输出指定频率的脉冲信号，然后再使用功率放大器放大该脉冲信号，得到激励信号；当激励信号作用到压电片上时，会产生超声波。
[0024]在该方法的一种实现方式中，通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转，可以包括：
[0025]通过所述声场的声辐射力将漂浮于液体中的所述目标物体吸附至所述结构体的表面；
[0026]通过所述声场的声流控制所述目标物体旋转。
[0027]在声辐射力的作用下，能够将漂浮于液体中的目标物体吸附至该结构体的表面。而在声流的作用下，能够控制该目标物体旋转。
[0028]在该方法的一种实现方式中，在通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转之后，还可以包括：
[0029]拍摄所述目标物体在所述结构体的表面旋转的视频；
[0030]从所述视频中提取所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像，并根据所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像重建得到所述目标物体的三维模型。
[0031]可以使用相机拍摄目标物体在结构体的表面旋转的视频，然后使用计算机从该视频中提取出目标物体在多个不同旋转角度的图像，并基于这些图像完成三维模型的重建。
[0032]进一步的，根据所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像重建得到所述目标物体的三维模型，可以包括：
[0033]根据所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像，采用三维重建算法重建得到初始三维模型；
[0034]对所述初始三维模型执行纹理映射和渲染处理，得到所述目标物体的三维模型。
[0035]根据所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像，可以使用现有的三维重建算法重建得到目标物体的三维形貌(初始三维模型)，最后再进行纹理映射和渲染处理，得到最终的三维模型。
[0036]本申请实施例的第三方面提供了一种旋转控制系统，其包括成像模块、三维重建模块和本申请实施例第一方面提供的旋转控制模块；
[0037]所述成像模块，用于拍摄所述目标物体在所述结构体的表面旋转的视频；
[0038]所述三维重建模块，用于从所述视频中提取所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像，并根据所述目标物体在多个不同旋转角度下的图像重建得到所述目标物体的三维模型。
[0039]可以理解的是，上述第三方面的有益效果可以参见上述第一方面或第二方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本申请实施例提供的一种旋转控制系统的示意图；
[0042]图2是图1中旋转控制模块的示意图；
[0043]图3是本申请实施例提供的一种板状结构体的示意图；
[0044]图4是图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转控制模块，其特征在于，包括腔体容器和超声激励模块，所述腔体容器内设有结构体；所述腔体容器，用于容纳含有目标物体的液体；所述超声激励模块，用于向所述腔体容器发射超声波，通过超声波激励所述结构体发生共振，以使所述结构体的表面产生声场，并通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转。2.如权利要求1所述的旋转控制模块，其特征在于，所述腔体容器的底部设有压电片，所述超声激励模块包括：信号发生器，用于输出指定频率的脉冲信号，所述指定频率根据所述结构体的共振频率设定；功率放大器，用于对所述脉冲信号进行放大，得到激励信号，以使所述压电片在所述激励信号的作用下产生超声波，所述超声波用于激励所述结构体发生共振。3.如权利要求1所述的旋转控制模块，其特征在于，所述腔体容器由石英基底、容器壁和可拆卸的顶盖构成。4.如权利要求1至3任一项所述的旋转控制模块，其特征在于，所述结构体为矩形的板状结构，且所述板状结构上设有多列等间距排列的栅格。5.一种旋转控制方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的旋转控制模块，其特征在于，所述方法包括：使用所述超声激励模块向所述腔体容器发射超声波；通过超声波激励所述结构体发生共振，以使所述结构体的表面产生声场，并通过所述声场控制所述目标物体于所述结构体的表面旋转。6.如权利要求5所述的旋转控制方法，其特征在于，所述腔体容器的底部设有压电片，所述超声激励模块包括信号发生器和功率放大器；使用所述超声激励模块向所述腔体容器发射超声波，包括：使用所述信号发生器输出指定频率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海荣，黄来鑫，李飞，蔡飞燕，孟龙，牛丽丽，周伟，林争荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：