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触觉光镊帮助人类触摸微观世界

日期:2014-10-21

当研究人员试图操纵显微镜下的微小物体时,很难估量需要使出多大力,因为无法利用人们在日常生活中所体验的普通感官反馈。
光镊中加入“触觉”感知接口,可以引导科学家使用适量的力来进行微观操作。设计这样的接口所面临的最大挑战是将微观操作所需要的极其小的力(pN量级)放大1012倍,以达到人可以感知的范围。最近,两位法国研究人员回顾了开发触觉光镊实体装置所取得的进展,并对这种感知接口提出了一些改进意见
触觉感知接口(也称作触觉反馈技术)已经在宏观世界有所应用,如:飞行模拟器和视频游戏。这样的系统包括:探测运动的传感器,产生运动的致动器,以及在操作者与感兴趣的物体之间传递运动感的装置。2000年,一个日本研究小组首次将触觉感知接口与光镊集成在一起,但是,触觉技术在显微镜中的应用却受到当时可用的相机帧速率慢和其它带宽限制问题的局限。
据作者所言,相比于保持激光固定、移动显微镜平台,偏转激光束以移动微小物体具有更快的响应时间。配有现场可编程门阵列(FPGA)或动态视觉传感器的相机可提供快速数据采集,不过,却需要更大的显微镜视场照明。最近的实验已经证实全息光镊可与液晶空间光调制器和快速CMOS相机结合在一起使用。另外,复杂的图像处理算法还可以优化响应和反馈。