ホログラフィック光ピンセットによる複合マイクロ構造の自動形成
Toward Automated Formation of Composite Micro-Structures Using Holographic Optical Tweezers
多重化光トラップとリアルタイム検出・経路計画を組み合わせ、微粒子を自動で操作して複合マイクロ構造を組み立てるシステムを開発した。
著者: Tommy Zhang, Nicole Werner, Ashis G. Banerjee
分類: eess.SY, cs.RO, cs.SY
原文アブストラクト
Holographic Optical Tweezers (HOT) are powerful tools that can manipulate micro and nano-scale objects with high accuracy and precision. They are most commonly used for biological applications, such as cellular studies, and more recently, micro-structure assemblies. Automation has been of significant interest in the HOT field, since human-run experiments are time-consuming and require skilled operator(s). Automated HOTs, however, commonly use point traps, which focus high intensity laser light at specific spots in fluid media to attract and move micro-objects. In this paper, we develop a novel automated system of tweezing multiple micro-objects more efficiently using multiplexed optical traps. Multiplexed traps enable the simultaneous trapping of multiple beads in various alternate multiplexing formations, such as annular rings and line patterns. Our automated system is realized by augmenting the capabilities of a commercially available HOT with real-time bead detection and tracking, and wavefront-based path planning. We demonstrate the usefulness of the system by assembling two different composite micro-structures, comprising 5 $\mu m$ polystyrene beads, using both annular and line shaped traps in obstacle-rich environments.
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