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精子优选是近些年的研究热点,在临床上具有重大意义。光镊作为一种非接触、无损伤、高精度的光学捕获、微操纵及测量工具,其在生命科学、物理学、医学等诸多领域得到广泛应用。围绕多功能光镊系统的研发及其在精子捕获与筛选方面的应用展开,本论文主要开展了以下几个方面的工作: 1.基于偏振分光棱镜、机械扫描振镜(GVS012)完成分时扫描多光镊系统硬件的搭建。系统配备基于柯勒照明的成像系统、高精度快速时间响应的位移探测系统和数字图像采集系统。位移探测系统与图像采集系统的配备使得系统具备微小位移和力信号测量的硬件条件。整套系统在光学防震平台上搭建,保证了光路的稳定性,从而提高系统的定位与测量精度。 2.位移测量系统和力测量系统的标定。基于图像法进行位移测量系统的标定,达到纳米级位移测量精度。分别利用流体力学法、玻尔兹曼热力学统计法对不同条件下的光阱刚度进行了标定,并分析比较了这些方法的优缺点。 3.多功能光镊软件系统的开发。软件系统共分为三大模块:相机数据采集、数据分析处理、采集卡电压输出。相机完成图像采集及展示,用户根据需要选择对应的功能,在软件界面或直接在图像上进行操作。数据分析处理模块分析用户的操作,完成数据的处理,并将结果反馈给用户。采集卡电压输出模块负责将数据处理模块产生的电压输出给振镜,从而实现光阱的移动。通过对数据处理模块的设计,系统具备多目标同时捕获、捕获点数量及位置的灵活操控、位移的快速精确测量、力测量系统的快速校准、定位精度的自动校准、球形颗粒自动识别、捕获及运输功能。 4.利用该系统,对精子样品进行了实验,基本实现了对精子的捕获及精子游动力的测量。