全息光镊的一致性控制方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

技术编号:37504477 阅读:23 留言:0更新日期:2023-05-07 09:40
全息光镊的一致性控制方法、装置、设备和存储介质,涉及全息光镊技术领域。一致性控制方法包含S1、获取受控细胞、障碍细胞和环境边界的位置信息,以及目标位置。S2、根据位置信息,构建包含虚拟细胞和受控细胞的期望队形。S3、更新位置信息并执行以下步骤,直至受控细胞移动到目标位置。S6、根据目标位置和位置信息,获取虚拟细胞的引力参数和斥力参数。S7、根据引力参数和斥力参数,获取虚拟细胞的下一时刻期望位置。S8、根据位置信息,获取受控细胞的总斥力参数。S9、根据总斥力参数、期望队形和虚拟细胞的下一时刻期望位置,获取受控细胞的下一时刻期望位置。S10、根据受控细胞的下一时刻期望位置,更新全息光镊的光阱位置。更新全息光镊的光阱位置。更新全息光镊的光阱位置。

【技术实现步骤摘要】
全息光镊的一致性控制方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及全息光镊
,具体而言,涉及一种全息光镊的一致性控制方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]光镊技术是1986年Ashkin专利技术的。其实现原理是,由于激光聚集可形成光阱,微小物体受光压而被束缚在光阱处,移动光束或者更新光束的位置使微小物体随光阱移动,借此可在显微镜下对微小物体(如病毒、细菌以及细胞内的细胞器及细胞组分等)进行的移位或手术操作。光镊技术已被广泛应用于从原子到数百微米级别的各种微观领域的研究。
[0003]传统的单光镊技术一次只能捕获和操控一个微粒,这限制了其应用范围和工作效率。而全息光镊技术可以产生任意排列分布的点光阱大阵列来同时捕获多个微粒,实现复杂的动态操控。
[0004]大部分在先技术的全息光镊的操作方法只停留在单细胞操纵中,且仍然依赖于人工操纵,不仅效率很低,而且还需要专业人员进行操纵,徒增人工成本。
[0005]部分在先技术通过对CCD相机采集到的微粒图像进行识别处理,采用A星算法求出单个微粒搬运路径,并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,包含:获取至少两个受控细胞、障碍细胞和环境边界的位置信息,以及目标位置;根据所述位置信息,以虚拟领导者法构建一个包含虚拟细胞和受控细胞的期望队形;其中,所述期望队形包含细胞间的期望相对距离;更新位置信息并执行以下步骤,直至受控细胞移动到目标位置;根据所述目标位置和所述位置信息,构建虚拟细胞所处的引力势场和斥力势场;并根据所述虚拟细胞所处的引力势场和所述斥力势场,获取所述虚拟细胞受到的引力参数与斥力参数;根据所述引力参数与斥力参数,获取所述虚拟细胞的下一时刻期望位置;根据所述位置信息,构建受控细胞所处的斥力势场;并根据所述受控细胞所处的斥力势场,获取所述受控细胞受到的总斥力参数;根据所述受控细胞受到的总斥力参数、所述期望队形和所述虚拟细胞的下一时刻期望位置,获取所述受控细胞的下一时刻期望位置;根据所述受控细胞的下一时刻期望位置,通过模糊小脑神经网络,更新全息光镊的光阱位置,直至受控细胞移动至期望位置。2.根据权利要求1所述的全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,根据所述位置信息,以虚拟领导者法构建一个包含虚拟细胞和受控细胞的期望队形;其中,所述期望队形包含细胞间的期望相对距离,具体包括:根据所述位置信息,创建虚拟细胞;根据所述虚拟细胞,以虚拟领导者法将所述受控细胞视为虚拟细胞的跟随者,设定各个受控细胞和所述虚拟细胞之间的期望相对距离,获取期望队形;根据所述期望队形,构建有向拓扑图。3.根据权利要求1所述的全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,根据所述目标位置和所述位置信息,构建虚拟细胞所处的引力势场和斥力势场,并根据所述虚拟细胞所处的引力势场和所述斥力势场,获取所述虚拟细胞受到的引力参数与斥力参数,之前还包括:获取虚拟细胞到所述目标位置之间的距离,并判断所述距离是否大于最大移动距离阈值;当所述距离大于所述最大移动距离阈值时,根据所述最大移动距离阈值设置中间位置,以执行后续步骤先将受控细胞移动到中间位置。4.根据权利要求1所述的全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,根据所述目标位置和所述位置信息,构建虚拟细胞所处的引力势场和斥力势场,并根据所述虚拟细胞所处的引力势场和所述斥力势场,获取所述虚拟细胞受到的引力参数与斥力参数,具体包括:根据所述目标位置和所述位置信息,构建虚拟细胞所处的引力势场U
att
(q
n
);其中,式中,U
att
(q
n
)表示目标位置对虚拟细胞的引力势场、k表示引力系数、q
g
表示目标位置、q
n
是表示虚拟细胞的当前位置;根据所述引力势场,获取虚拟细胞受到的引力参数F
att
(q
n
),其中,式中,F
att
表示目标位置对虚拟细胞的引力参数、为梯
度运算符号、U
att
(q
n
)表示目标位置对虚拟细胞的引力势场、k表示引力系数、q
g
表示目标位置、q
n
是表示虚拟细胞的当前位置;根据所述位置信息,构建虚拟细胞所处的斥力势场U
rep
,以及溶液环境边界斥力势场U
repa
;其中,式中,U
rep
表示虚拟细胞所处的斥力势场,U
repa
表示溶液环境边界斥力势场,η表示斥力系数、ρ
a
代表细胞与边界节点之间的距离、q
i
表示虚拟细胞的当前位置、ρ0表示虚拟细胞受边界节点排斥的影响距离;根据斥力势场,获取虚拟细胞受到的斥力参数F
rep
(q
n
);其中,式中,F
repai
(q
n
)表示边界节点对虚拟细胞的斥力参数、η表示斥力系数、ρ
a
代表细胞与边界节点之间的距离、q
n
表示虚拟细胞的当前位置、ρ0表示虚拟细胞受边界节点排斥的影响距离。5.根据权利要求1所述的全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,所述虚拟细胞的下一时刻期望位置的计算模型为:式中,q
nd
(t)表示虚拟细胞的下一时刻期望位置、q
n
(t)表示虚拟细胞当前时刻的位置、δ表示虚拟细胞的控制输入量、Δt表示采样时间、F
att
(q
n
)表示虚拟细胞受到的引力参数、F
rep
(q
n
)表示虚拟细胞受到的斥力参数。6.根据权利要求1所述的全息光镊的一致性控制方法,其特征在于,根据所述位置信息,构建受控细胞所处的斥力势场;并根据所述受控细胞所处的斥力势场,获取所述受控细胞受到的总斥力参数,具体包括:根据所述位置信息,构建受控细胞所处的溶液环境边界斥力势场U
repa
,并根据所述溶液环境边界斥力势场U
repa
,获取受控细胞受到的溶液环境边界产生的斥力参数F
repa
(q
i
);其中,中,式中,η表示斥力系数、ρ
a
代表受控细胞与边界节点之间的距离、q
i
表示受控细胞的当前位置、ρ0表示受控细胞受边界节点排斥的影响距离、为...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵晶侯辉
申请(专利权)人:厦门理工学院
类型:发明
国别省市:

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