[发明专利]一种基于虚拟现实技术的声镊控制装置及方法

说明书

本申请公开了一种基于虚拟现实技术的声镊控制装置及方法，所述装置包括虚拟现实设备，用于获取用户状态信息，将其转换为操作指令并发送；计算机设备，用于接收所述操作指令，并对所述操作指令进行处理；声镊设备，用于接收处理后的操作指令，所述操作指令控制所述声镊设备生成涡旋声束，所述涡旋声束控制微粒移动至指定位置以完成对微粒的操控。本发明通过虚拟现实设备与声镊设备间的交互通信，实现通过操作虚拟现实设备来操作声镊，从而完成对微粒的精细操作。

技术领域

本发明涉及微小颗粒操控技术领域，特别涉及一种基于虚拟现实技术的声镊控制装置及方法。

背景技术

继美国科学家凭借发明“光镊”技术获得诺贝尔物理学奖之后，利用声涡旋轨道角动量实现远距离非接触式捕获以及对活体样品进行无损伤精准操控成为国内外亟待突破的焦点。“声镊”在人体组织内部的相关操作方面比“光镊”更具优势，主要体现在：它不受“激光只能穿过透明介质”这一局限制约，更有利于在生物组织里的应用；“声镊”操控所用能量小，大大降低了杀死细胞、灼伤正常组织的风险；虽然声波不同于光波具有自旋角动量，但螺旋状声波同光波一样具有轨道角动量，产生的力矩可以操控微粒的运动。即声涡旋是可以非侵入、非接触地操控物体内部的微粒。基于声涡旋的声学系统被誉为完美的细胞操控工具。

虚拟现实技术已在医学康复训练、虚拟手术、远程医疗等方面实现了应用。在沉浸感显示及虚拟操控方面，虚拟现实技术都取得了显著进展。但目前使用虚拟实现技术来操控声镊方面，还未有相关的方案提出。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于虚拟现实技术的声镊控制装置及方法，解决了目前还未有通过操作虚拟现实设备来操作声镊以完成对微粒的精细操作的方案。

第一方面，本申请提供一种基于虚拟现实技术的声镊控制装置，包括：

虚拟现实设备，用于获取用户状态信息，将其转换为操作指令并发送，

计算机设备，用于接收所述操作指令，并对所述操作指令进行处理，

声镊设备，用于接收处理后的操作指令，所述操作指令控制所述声镊设备生成涡旋声束，通过所述涡旋声束控制目标微粒移动至指定位置以完成对目标微粒的操控。

第二方面，本申请提供一种基于虚拟现实技术的声镊控制方法，包括：

接收虚拟现实设备发来的操作指令，所述操作指令由所述虚拟现实设备根据用户状态信息获得；

对所述操作指令进行处理，并将处理后的操作指令发送至声镊设备；

其中，所述操作指令用于控制所述声镊设备生成涡旋声束，并通过所述涡旋声束控制目标微粒移动至指定位置以完成对目标微粒的操控。

第三方面，本申请提供另一种基于虚拟现实技术的声镊控制方法，包括：

实时显示操作手柄或操作手套的虚拟现实影像；

通过操作手柄或操作手套的手部动作姿态计算出操作手柄或操作手套的虚拟现实影像的指向及转向，选取第一个和所述指向的方向相交的待操控微粒作为目标微粒，并获取所述目标微粒的初始位置；

确定该目标微粒的指定位置；

通过所述目标微粒的初始位置和所述目标微粒的指定位置计算目标微粒的移动路径信息；

根据所述移动路径信息，控制声镊设备生成涡旋声束，通过所述涡旋声束控制目标微粒从初始位置移动至指定位置；

接收所述目标微粒在指定位置时的反馈图像并显示。