[发明专利]一种声镊与磁镊结合的操控装置和操控方法

说明书

本申请提供了一种声镊与磁镊结合的操控装置和操控方法，包括：声镊组件，用于在操控区域形成操控声场，控制操控对象在所述操控区域进行移动；位于所述声镊组件一侧的磁镊组件，用于在所述操控区域形成操控磁场，控制所述操控对象在当前位置进行旋转；其中，所述操控对象具有磁性。本发明技术方案提供的操控装置和操控方法，实现了对操控对象运动的无接触精准操控。

技术领域

本发明涉及微纳米颗粒操控领域，更具体的说，涉及一种声镊与磁镊结合的操控装置和操控方法。

背景技术

声镊与磁镊作为两种新兴的无接触操控技术，在无创手术、靶向治疗以及细胞控制等生物医学研究领域具有显著的应用转化潜力。

声镊是通过在空间中形成声势阱，将操控对象限制在声阱之中，通过偏转声阱位置来实现对捕获在声阱中的对象的运动控制。磁镊是通过变换磁场对具有磁性的操作对象实现运动操控，其中，当操作对象与外加磁场方向不一致时，操作对象会收到与磁场方向相关的转动扭矩，直到其与外加磁场方向一致，进而通过改变磁场方向，实现对具有磁性的操作对象的旋转。

对于声镊操控技术来说，由于声势阱具有三维的限制能力，故声镊装置可以实现精准的三维移动，但其对操作对象在当前位置进行旋转的控制精度不高。另外，对于磁镊操控技术来说，虽然对操作对象在当前位置进行旋转的精度很高，且旋转方向不受限制，但是单一的磁镊装置控制操作对象进行移动时，无法实现精确移动，必须配合高响应的反馈控制，因此通过磁镊控制技术控制对象精确移动和精确旋转难度较高，且结构复杂。

因此，如何实现对控制对象的精确移动和精确旋转是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种声镊和磁镊结合的操控装置和操控方法，实现对操控对象的精准控制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种声镊与磁镊结合的操控装置，所述操控装置包括：

声镊组件，用于在操控区域形成操控声场，控制操控对象在所述操控区域进行移动；

位于所述声镊组件一侧的磁镊组件，用于在所述操控区域形成操控磁场，控制所述操控对象在当前位置进行旋转；

其中，所述操控对象具有磁性。

可选的，所述操控装置包括：

第一控制系统，在第一时段控制所述声镊组件发射第一声波信号，以获取所述操控对象反射所述第一声波信号形成的声波图像，基于所述声波图像控制所述声镊组件在第二时段发射第二声波信号，控制所述操控对象移动。

可选的，所述操控装置包括：

第二控制系统，用于控制所述磁镊组件以及通过所述磁镊组件形成的所述操控磁场。

可选的，所述磁镊组件包括：

第一电磁线圈组，包括若干垂直于第一方向的电磁线圈，用于控制所述操控对象于所述第一方向的旋转；

第二电磁线圈组，包括若干垂直于第二方向的电磁线圈，用于控制所述操控对象于所述第二方向的旋转；

第三电磁线圈组，包括若干垂直于第三方向的电磁线圈，用于控制所述操控对象于所述第三方向的旋转；

其中，所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两垂直。

可选的，所述声镊组件包括：

超声探头，用于朝向所述操控区域出射声波形成所述操控声场。

可选的，所述操控装置包括：

位于所述超声探头朝向所述磁镊组件一侧的超声调控部件，用于调节所述操控声场，使得所述操控声场与所述操控磁场重合。