CN114433262B - 一种多粒子快速捕获***及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于细胞生物学领域，具体涉及一种多粒子快速捕获***及其操作方法。该***以微米级别的粒子或细胞作为目标物，对目标物进行捕获；捕获过程在微流控芯片内进行。***包括供液组件、飞秒激光加工组件、微移平台、图像采集组件、人工输入模块，中央控制模块。其中，供液组件包括第一储液箱、第二储液箱、微流泵、分流阀，导管。飞秒激光加工组件包括飞秒激光器、衰减镜、空间光调制器，4f透镜。微移平台为微米级二轴移动平台。图像采集组件包括聚焦物镜、相机和二向色镜。中央控制模块与供液组件、空间光调制器、微移平台、图像采集组件、人工输入模块电连接。本发明解决了现有方法中微粒或细胞的捕获效率低，微粒间容易粘连或损伤等问题。

Description

一种多粒子快速捕获***及其操作方法

技术领域

本发明属于细胞生物学领域，具体涉及一种多粒子快速捕获***及其操作方法。

背景技术

为了研究某些特殊粒子或细胞的性质，首先需要对特定的细胞或粒子进行捕获，现有的粒子或细胞的捕获任务主要通过基于微流控芯片的微捕获技术进行操作。基于微流控芯片的微捕获技术具有成本低、试剂消耗少、便于细胞操作等优点。

目前，已经有一些方法通过在微流控芯片中集成捕集陷阱，实现大量悬浮颗粒的捕获方法。例如，用声波陷阱、微孔、介电电泳和微结构阵列形成的水动力陷阱来捕获微粒或细胞。与上述方法相比，流体动力阵列捕获方法是微流体***中最常用的方法，它具有操作简单的优点。具体的捕获过程是：首先预先制造与目标颗粒大小相对应的微陷阱阵列，然后将混合着颗粒或细胞的液体注入微流控芯片中，最后由该微陷阱阵列捕获。该方法的原理是在流体通道内预先设置“陷阱”，陷阱相相当于一个“栅栏”。粒子经过陷阱则被阻拦，未经过陷阱则可以正常通过。因此，在该方法中想要稳固地困住粒子或者细胞，需要保持恒定的单向外部压力。这导致目标物的捕获操作过程较为复杂，操作繁琐。

而且在现有的捕获方法中，由于微通道的水力阻力小于捕集器阵列的水力阻力，大部分颗粒会绕过捕集器，导致捕集效率相对较低(10％)。此外，现有微通道内的水动力陷阱通常仅适用于特定尺寸的目标进行捕获，无法有效针对不同结构，不同尺寸的粒子或细胞进行适应性设计。这不仅会导致陷阱的捕获率低，还容易导致目标物之间发生粘连或对捕获的目标物造成损伤。

发明内容

为了解决现有方法中微粒或细胞的捕获效率低，微粒间容易粘连或损伤等问题，本发明提供一种多粒子快速捕获***及其操作方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种多粒子快速捕获***，该***用于以微米级别的粒子或细胞作为目标物，对目标物进行捕获。捕获过程在微流控芯片内进行，微流控芯片呈透明状，其内含有供目标物流通的流体通道；所述多粒子快速捕获***包括：供液组件、飞秒激光加工组件、微移平台、图像采集组件、人工输入模块，以及中央控制模块。

其中，供液组件包括第一储液箱、第二储液箱、微流泵、分流阀，以及导管。第一储液箱用于盛装含有目标物和光固化剂的第一工作液。第二储液箱用于盛装便于目标物保存的第二工作液。分流阀为二进一出电磁阀，其连接在第一储液箱、第二储液箱和微流泵之间，用于控制第一储液箱或第二储液箱内的工作液进入到微流泵内。微流泵用于将工作液通过导管泵送至微流控芯片的流体通道内。

飞秒激光加工组件用于产生激发光固化剂固化，进而生成多根平行微柱的加工光束。按照光路方向，飞秒激光加工组件包括飞秒激光器、衰减镜、空间光调制器，以及4f透镜。其中，飞秒激光用于产生出射激光。衰减镜用于调制出射激光的激光能量和偏振方向。空间光调制器用于将经过衰减镜后的出射激光调制成投射焦点满足一个目标阵列的排列关系的多条平行的激光束。4f透镜用于对调制出的激光束进行缩束，并滤出其中未经调制的0级光。经过4f透镜后的激光束为满足工作阵列的加工光束，加工光束投射在下方的微流控芯片上。

其中，飞秒激光加工组件产生的加工光束中各焦点对应的目标阵列满足：相邻焦点间连线构成一个多边形，多边形对应的内切圆大于所述目标物的最大截面圆，且多焦点阵列中任意两个相邻焦点的间距小于目标物的粒径。

微移平台为微米级二轴移动平台，微移平台用于固定待加工的微流控芯片，并根据加工过程的要求对微流控芯片的位置进行精准调节。

图像采集组件包括聚焦物镜、相机和二向色镜。聚焦物镜可移动地安装在位移平台正上方，用于放大下方的微流控芯片的图像，进而便于相机采集到流体通道内的目标物的局部图像。二向色镜满足对自然光全透过，且对加工光束的激光全反射。飞秒激光加工组件中经过4f透镜的工作光束的入射方向与二向色镜的反射平面呈45度夹角，经二向色镜反射后的激光光线投射到微移平台上。相机位于二向色镜中激光反射光线的反向延长线上，且相机相对聚焦物镜位于二相色镜的另一侧。相机用于获取聚焦物镜下方的微流控芯片的实时放大图像。

人工输入模块用于输入待捕获的目标物的特征信息以及其它人工指令。特征信息包括目标物的规格信息以及预先采集的目标物的特征图像。

中央控制模块与供液组件、空间光调制器、微移平台、图像采集组件、人工输入模块电连接。中央控制模块用于：(1)获取人工输入模块输入的目标物的特征信息。(2)控制供液***中微流泵泵送的工作液类型、流速和流体运动方向。(3)接收图像采集组件获取的微流控芯片的实时图像，然后根据目标物特征图像从实时图像中识别出微流控芯片的通道内包含的目标物，并计算出目标物的位置。(3)根据接收到的目标物的规格信息对空间光调制器进行调整，使得飞秒激光加工组件产生的工作光束的焦点阵列满足目标物对应的目标阵列的要求。(4)根据分辨出的目标物的位置调整微移平台的位置，进而使得飞秒激光加工组件产生的加工光束依次照射在识别出的各个目标物的周围。

作为本发明进一步的改进，中央控制模块中包括目标识别单元、目标定位单元、泵送控制子单元、位移控制子单元和激光控制子单元。

其中，目标识别单元用于获取作为参考的目标物的特征图像和相机采集的实时图像，然后以特征图像中的目标作为参考，通过特征识别提取出实时图像中包含的所有目标物。

目标定位单元用于根据目标识别单元识别出的每个目标物在实时图像中的像素位置，计算出各个目标物在微移平台上的坐标信息。

泵送控制子单元用于在不同加工阶段控制分流阀的开关状态，以及控制微流泵泵送过程的流体方向和流速。

位移控制子单元用于获取各个目标物的坐标信息，然后在各个目标物的捕获阶段根据坐标信息调节微移平台，使得各个微流控芯片中的目标物恰好位于加工光束的正中央。

激光控制子单元用于获取目标物的规格信息，然后根据目标物的规格信息查询一个预设的目标阵列匹配表，得到满足条件的目标阵列的全息图，并将全息图加载到空间光调制器中，使得飞秒激光加工组件生成满足需要的加工光束。其中，本发明的目标阵列匹配表为一个预先存储的专家经验表，其内存储有不同的粒子的规格信息与不同的目标阵列的光栅复用全息图之间的一一映射关系。

作为本发明进一步的改进，目标阵列匹配表是一个允许人工编辑的数据集。在每种粒子或细胞首次捕获前，通过人工设定的方式确定当前目标物对应的全息图，并相将相应的全息图和映射关系添加到数据集中；当再次捕获当前目标物时，则通过查表法获取相应的全息图。

作为本发明进一步的改进，设置的每个全息图对应具有特定数量且满足特定间距的多焦点阵列；空间光调制器加载特定全息图后，则飞秒激光加工组件产生的加工光束的焦点和光强满足相应的多焦点阵列；通过调整不同的全息图，进而调节飞秒激光加工组件参数的加工光束的焦点数量、焦点位置和每个焦点出光线的光强。

作为本发明进一步的改进，微流控芯片为根据待捕获的目标物的粒径自主选型的组件，微流控芯片包括可拆卸的盖板和底板，底板上含有构成各条流体通道的槽。微流控芯片的盖板和底板采用透明的玻璃基或有机树脂材料制备而成。

作为本发明进一步的改进，空间光调制器通过加载达曼光栅和闪耀光栅复用的全息图来生成满足目标阵列的多焦点阵列，进而将飞秒激光器产生的激光调制成包含多条平行激光的激光束。目标阵列构建过程中，焦点数量为2n(n∈N，n≥2)个，n为使用的达曼光栅和闪耀光栅的和；通过调整使用的光栅数量达到预设的多焦点阵列中焦点数量；通过调整达曼光栅的周期调整多焦点阵列中各个焦点间的间距；通过将其中的一个或多个达曼光栅替换为闪耀光栅，并调整闪耀光栅的相位深度进而改变焦点的光强，使得多焦点阵列中各个焦点出的光强大小分布均匀。

作为本发明进一步的改进，多粒子快速捕获***还包括一个显示模块，显示模块与中央控制模块电连接。显示模块用于显示相机采集到的实时图像或中央控制模块处理后的图像。

且/或中央控制模块中还包括一个特征提取模块，其用于确认待捕获的目标物的特征信息。特征提取模块获取图像采集组件采集的实时图像，并根据人工输入模块输入的人工指令对目标物进行框选，然后分割出实时图像中的框选部分作为目标物的特征图像。同时计算出框选部分中的粒子的轮廓和粒径作为目标物的规格信息。

本发明还包括一种多粒子快速捕获***的操作方法，该操作方法包括前期准备阶段、设备初始化阶段和***自动捕获阶段。具体地：

一、前期准备阶段包括如下内容：

(1)将含有待捕获的目标物的物质分散到透明的液体光固化剂中，得到第一工作液；选择适宜目标物保存的液体作为第二工作液；并将第一工作液和第二工作液分别加入到供液组件中。

(2)根据待捕获的目标物的粒径选择相应的微流控芯片并安装到微移平台上；选择的微流控芯片中，流体通道的高度大于目标物粒径且小于2倍目标物粒径；将第一工作液注入到微流控芯片中。

二、设备初始化阶段包括如下内容：

(1)判断待捕获的目标物是否为***初次捕获：是则采集目标物的实时图像，并通过人工框选确定目标物，进而计算出目标的实际规格信息，并提取出目标物的特征图像。否则通过人工输入直接确定当前目标物的规格信息和特征图像。

(2)当目标物为初次捕获时，则根据目标物的规格信息确定目标物的目标阵列，进而设计出满足响应目标阵列的闪耀光栅和达曼光栅复用的全息图；将全息图加载到空间光调制器中。当目标物非初次捕获时，则根据规格信息查询一个目标阵列匹配表，进而得到当前目标物适用的全息图并加载到空间光调制器中。

(3)将通过实时采集或人工确定的目标物的特征图像，作为***自动捕获阶段中识别目标物的参考图像。

三、***自动捕获阶段包括如下内容：

(1)调节分流阀至第一储液箱导通，将第一工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，然后关闭微流泵。

(2)通过相机获取位移平台上方的微流控芯片经过聚焦物镜放大的局部图像，移动微移平台进而获取微流控芯片全部区域的局部图像。

(3)根据所有局部图像合成出全幅图像，然后根据接收的待捕获目标物的特征图像对全幅图像进行特征识别，提取出全幅图像中包含的所有目标物，并计算出目标物的坐标信息。

(4)对选定的所有目标物的捕获顺序进行排序，然后依次执行如下捕获流程：

ⅰ.移动微移平台，将当前待捕获的目标物移动到预设的工作光束照射区域。

ⅱ.开启飞秒激光器的光闸开关，调制后的满足目标阵列的工作光束透过微流控芯片照射在目标物周围。

ⅲ.达到预设照射时长后关闭光闸开关，在此过程中，工作光束处的光固化剂受激发固化形成微柱，多根位置在流体通道内构成“围栏”，实现对当前目标物的定向捕获。

ⅳ.循环步骤ⅰ-ⅲ完成对所有目标物的捕获任务。

(5)待所有目标物完成捕获后，调节分流阀至第二储液箱导通，将第二工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，替换掉原有的第一工作液。

作为本发明进一步的改进，在针对特定类型的目标物完成首粒捕获的动作之后，还将目标物移动到聚焦物镜下，通过微流泵控制第一工作液反复正反流动，使得捕获的目标物反复碰撞微柱；然后通过显示模块观察各根微柱是否断裂；当某个微柱断裂后，标记微柱对应的焦点的序号，然后重新调整通过达曼光栅和闪耀光栅，增大破损微柱对应的焦点处的激光光强，生成新的全息图并加载到空间光调制器中。

作为本发明进一步的改进，在完成每个目标物的捕获任务之后，还通过微流泵控制微流控芯片内的流体往复流动，并通过显示模块抽样观察各个目标物是否与微柱发生粘连：是则说明当前目标物捕获失败，否则说明当前目标物捕获成功。

作为本发明进一步的改进，第一工作液的配置方法如下：选择透明的液体光固化剂；将含有目标物的物质加入到选定的光固化剂中均匀分散；然后对分散体系进行离心，去除含有杂质的部分，仅保留含有目标物的部分；按照目标物的颗粒溶解度不高于30000/mL的标准，向离心除杂后的分散体系中继续补充光固化剂，重新均匀分散后得到所需的第一工作液。

本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的多粒子快速捕获***可以在微流控芯片内对目标粒子或细胞进行定向捕获，捕获的精准度高，且对粒子或细胞不会造成损伤，同时右下克服了原因捕获条件下粒子或细胞容易粘连的问题。本发明提供的***不仅可以捕获无机物或有机物粒子，还可以捕获活体细胞，并且在捕获过程中不会对细胞的生命活性造成太大影响。

本发明提供的***的自动化程度高，可以在一次捕获任务中同时捕获多个目标物，相对与现有设备和方法，捕获效率大幅提升。且该***的运行成本低，并且对于不同规格额的粒子均均具有非常好的捕获效果，设备的通用性强。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种多粒子快速捕获***的***架构示意图。

图2为本发明实施例在微流控芯片中对单个微粒的捕获示意图。

图3为本发明实施例中供液组件的结果示意图。

图4为本发明实施例中飞秒激光加工组件的结构示意图。

图5为本发明实施例中飞秒激光加工组件和图像采集组件的***部署图。

图6为本发明实施例中增加滤光片的图像采集组件的结构示意图。

图7为本发明实施例中中央控制模块与其它组件的模块连接示意图.

图8为四焦点阵列构建过程的原理图。

图9为六焦点阵列构建过程的原理图。

图10为由电镜图构成的的目标物捕获后的验证阶段的流程.

图中标记为：

1、供液组件；2、飞秒激光加工组件；3、微移平台；4、图像采集组件；5、人工输入模块；6、微流控芯片；7、显示模块；11、第一储液箱；12、第二储液箱；13、分流阀；14、微流泵；15、导管；21、飞秒激光器；22、衰减镜；23、空间光调制器；24、4f透镜；41、相机；42、二向色镜；43、聚焦物镜；44、滤光片；100、中央控制模块；101、目标识别单元；102、目标定位单元；103、位移控制子单元；104、激光控制子单元；105、特征提取模块；106、泵送控制子单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种多粒子快速捕获***，该***用于以微米级别的粒子或细胞作为目标物，对目标物进行捕获。捕获过程在微流控芯片6内进行，微流控芯片6呈透明状，其内含有供目标物流通的流体通道；如图1所示，多粒子快速捕获***包括：供液组件1、飞秒激光加工组件2、微移平台3、图像采集组件4、人工输入模块5，以及中央控制模块100。本实施例中，中央控制模块100与供液组件1、飞秒激光加工组件2、微移平台3、图像采集组件4、人工输入模块5电连接。中央控制模块100为整个***的数据处理中心和状态控制中心。中央控制模块100的硬件形式为一台上位机，上位机连接的鼠标、键盘、摇杆等设备即为相应的人工输入模块5。人工输入模块5用于输入待捕获的目标物的特征信息以及其它人工指令。特征信息包括目标物的规格信息以及预先采集的目标物的特征图像。

此外，根据需要，上位机还可以连接有显示器，显示器可以显示采集的数据或各项处理结果等。如图像采集组件4材料的图像，或中央控制模块100处理后的图像等等。

具体地，结合图2，本实施例提供的多粒子快速捕获***的工作原理和模式如下：

将含有待捕获目标液体分散到光固化剂中，并通入到微流控芯片6的流体通道内；然后通过采集图像和图像识别确定微流控芯片6内的所有目标物，并计算出目标物的位置。接着依次开启飞秒激光加工组件2，并调整微移平台3的位置，利用飞秒激光器21产生的多条平行光束照射目标物周围的光固化剂，光固化剂在激光的激发下固化呈微柱，因而实现对目标物的捕获。由于该***可以在一次识别后不断开关激光并调节微移平台3，因而可以在一次操作中实现对多个目标物的定量捕获，捕获效率高。而且捕获的目标物呈单个分散的状态，不会发生粘连或损伤。

具体地，如图3所示，供液组件1包括第一储液箱11、第二储液箱12、微流泵14、分流阀13，以及导管15。第一储液箱11用于盛装含有目标物和光固化剂的第一工作液。第二储液箱12用于盛装便于目标物保存的第二工作液。分流阀13为二进一出电磁阀，其连接在第一储液箱11、第二储液箱12和微流泵14之间，用于控制第一储液箱11或第二储液箱12内的工作液进入到微流泵14内。本实施例中的微流泵14采用组合式正负压微流控压力泵。微流泵14用于将工作液通过导管15泵送至微流控芯片6的流体通道内。

飞秒激光加工组件2用于产生激发光固化剂固化，进而生成多根平行微柱的加工光束。如图4所示，按照光路方向，飞秒激光加工组件2包括飞秒激光器21、衰减镜22、空间光调制器23，以及4f透镜24。其中，飞秒激光用于产生出射激光。衰减镜22用于调制出射激光的激光能量和偏振方向。空间光调制器23用于将经过衰减镜22后的出射激光调制成投射焦点满足一个目标阵列的排列关系的多条平行的激光束。4f透镜24用于对调制出的激光束进行缩束，并滤出其中未经调制的0级光。经过4f透镜24后的激光束为满足工作阵列的加工光束，加工光束投射在下方的微流控芯片6上。

本实施例应用的飞秒激光加工组件2中，飞秒激光器21的型号为Coherent，Chamelon Vision-S；飞秒激光器21首先出射飞秒激光，飞秒激光器21产生的激光光源的波长为800nm，频率80MHZ，脉宽75fs，输出功率为2.2W。激光能量和偏振方向通过由半波片(P0)与格兰泰勒棱镜(H0)构成的衰减镜22来调节，为了达到最好的调制效果，入射激光的偏振方向要和液晶分子的方向相同。

经过衰减镜22后的激光光斑直径约为10mm，略大于空间光调制器23(SLM)的面板，从而保证飞秒激光能够完全覆盖住空间光调制器23的面板，充分利用空间光调制器23上面的像素点。本实施例中使用的空间光调制器23为德国Holoeye公司的Holoeye Pluto NIR-2，该空间光调制器23的分辨率为1920×1080，实际加工时使用中心的1080×1080像素(单个像素大小为8μm)；扩束后的激光照射到加载调制好的闪耀光栅与达曼光栅复用全息图空间光调制器23后，入射光被成功调制。

然后，经过空间光调制器23调制后的激光光束到达由透镜一(Lens1)、光阑(P)和透镜二(Lens2)构成的4f透镜24***中。本实施例中，考虑到空间光调制器23也是一个衍射光学元件，被调制的飞秒激光中会出现多个衍射级；因此采用4f透镜24对光束进行过滤。在4f透镜24中，激光光束经过透镜一聚焦后，到达光阑处，光阑滤除未经调制的0级光；其余的经过调制的激光由与透镜一共焦的透镜二处理后变为缩束后的平行激光光束。此时的平行激光光束即为满足需要的加工光束，加工光束的各个焦点构成能够围绕并捕获目标物的目标阵列。

本实施例中，飞秒激光加工组件2产生的加工光束中各焦点对应的目标阵列满足：相邻焦点间连线构成一个多边形，多边形对应的内切圆大于所述目标物的最大截面圆，且多焦点阵列中任意两个相邻焦点的间距小于目标物的粒径。

本实施例中使用的微移平台3为微米级二轴移动平台，微移平台3用于固定待加工的微流控芯片6，并根据加工过程的要求对微流控芯片6的位置进行精准调节。该设备可以采用现有市场上的销售的各类UVW精密对位平台，这种设备可以通过向平台施加相应的调节指令，使得平台实现微米级别的可控位移。目前市售产品的性能已经可以实现2-3μm级别的精准控制。在本实施例中，通过微移平台3可以精准地对其上安装的微流控芯片6进行移动，使得飞秒激光加工组件2产生的加工光束精准地照射到目标物的四周，目标物为加工光束的正中央。

图像采集组件4包括聚焦物镜43、相机41和二向色镜42。图5显示了飞秒激光加工组件2和图像采集组件4安装部署时的位置示意图。

本实施例中，考虑到通过常规的高分辨率的工业级CCD相机41也无法完整获得微流控芯片6内的微米级别的目标物的清洗图像，因此在位移平台正上方可移动地安装了一个聚焦物镜43。聚焦物镜43相当于一个显微镜，用于放大下方的微流控芯片6的图像。聚焦物镜43使得相机41可以采集到流体通道内的目标物的局部图像。当获取到微流控芯片6所有区域的局部图像之后，则可以通过图像拼接合成出微移平台3上全部微流控芯片6区域的整幅图像。

考虑到相机41的取景区域和固化加工过程工作光束的投射方向完全重叠；本实施例在微移平台3上方安装了一块二向色镜42。二向色镜42的特点是：都特定波长光线全反射，而对其余波长光线全透过，本实施例选择对自然光全透过，且对加工光束的激光全反射的二向色镜42。具体的，飞秒激光加工组件2中经过4f透镜24的工作光束的入射方向呈水平方向，且入射光线与二向色镜42的反射平面呈45度夹角，入射光线经二向色镜42反射后的激光光线呈竖直方向，且投射到微移平台3上。相机41位于二向色镜42中激光反射光线的反向延长线上，且相机41相对聚焦物镜43位于二相色镜的另一侧。相机41用于获取聚焦物镜43下方的微流控芯片6的实时放大图像。

本实施例中，通过设置二向色镜42实现取景和激光照射的光路重合，但是相互不产生干扰。此外，如图6所示，在相机41和二向色镜42之间，还可以增加一块滤光片44或偏振片，滤除杂光对相机41取景图像的清晰度造成的干扰。

本发明的中央控制模块100在实际应用过程分别执行如下工作：(1)获取人工输入模块5输入的目标物的特征信息。(2)控制供液***中微流泵14泵送的工作液类型、流速和流体运动方向。(3)接收图像采集组件4获取的微流控芯片6的实时图像，然后根据目标物特征图像从实时图像中识别出微流控芯片6的通道内包含的目标物，并计算出目标物的位置。(3)根据接收到的目标物的规格信息对空间光调制器23进行调整，使得飞秒激光加工组件2产生的工作光束的焦点阵列满足目标物对应的目标阵列的要求。(4)根据分辨出的目标物的位置调整微移平台3的位置，进而使得飞秒激光加工组件2产生的加工光束依次照射在识别出的各个目标物的周围。

具体地，如图7所示，中央控制模块100中包括目标识别单元101、目标定位单元102、泵送控制子单元106、位移控制子单元103和激光控制子单元104。以上子单元即为上位机中处理数据的不同的微处理器，以及下达指令的不同的微控制器。

其中，目标识别单元101为一个专用的微处理器，该微处理器用于获取作为参考的目标物的特征图像和相机41采集的实时图像，然后以特征图像中的目标作为参考，通过特征识别提取出实时图像中包含的所有目标物。该这部分过程可以采用现有的各类基于神经识别网络的图像识别算法来完成。

目标定位单元102为一个专用的微处理器，该微处理器用于根据目标识别单元101识别出的每个目标物在实时图像中的像素位置，计算出各个目标物在微移平台3上的坐标信息。

泵送控制子单元106为一个微控制器，该微控制器用于在不同加工阶段控制分流阀13的开关状态，以及控制微流泵14泵送过程的流体方向和流速。

位移控制子单元103为一个包含微处理器和微控制器的处理模块，该模块用于获取各个目标物的坐标信息，然后在各个目标物的捕获阶段根据坐标信息调节微移平台3，使得各个微流控芯片6中的目标物恰好位于加工光束的正中央。

激光控制子单元104为一个包含微处理器和微控制器的处理模块，该模块用于获取目标物的规格信息，然后根据目标物的规格信息查询一个预设的目标阵列匹配表，得到满足条件的目标阵列的全息图，并将全息图加载到空间光调制器23中，使得飞秒激光加工组件2生成满足需要的加工光束。其中，本发明的目标阵列匹配表为一个预先存储的专家经验表，其内存储有不同的粒子的规格信息与不同的目标阵列的光栅复用全息图之间的一一映射关系。

考虑到在针对一个全新的粒子或细胞进行捕获时，***无法准确识别相应的目标物。因此本实施例的***中，中央控制模块100中还包括一个特征提取模块105，其用于确认待捕获的目标物的特征信息。特征提取模块105获取图像采集组件4采集的实时图像，并根据人工输入模块5输入的人工指令对目标物进行框选，然后分割出实时图像中的框选部分作为目标物的特征图像。同时计算出框选部分中的粒子的轮廓和粒径作为目标物的规格信息。

特征提取模块105的工作内容可以理解为：在每个粒子初次捕获之前，需要先获取微流控芯片6中的图像，然后人工框选其中包含目标粒子的部分。***的特征提取模块105则将选中的部分包含的对象作为本轮捕获时的目标物。同时，根据选中图像计算出目标物准确的粒径等规格信息，该规格信息可以作为后期设计相应的目标阵列的依据，进而用于调节空间光调制器23的工作参数，使得飞秒激光器21产生的工作光束满足构建出的目标阵列的要求。

考虑本实施例提供的***在每次识别并捕获新粒子过程相当于进行一次自我学习。因此本实施例中的目标阵列匹配表是一个允许人工编辑的数据集。在每种粒子或细胞首次捕获前，通过人工设定的方式确定当前目标物对应的全息图，并相将相应的全息图和映射关系添加到数据集中；当再次捕获当前目标物时，则通过查表法获取相应的全息图。这样可以大幅降低***操作人员的工作负担；提高***的智能性。

本实施例中，空间光调制器23中设置的每个全息图对应具有特定数量且满足特定间距的多焦点阵列；空间光调制器23加载特定全息图后，则飞秒激光加工组件2产生的加工光束的焦点和光强满足相应的多焦点阵列；通过调整不同的全息图，进而调节飞秒激光加工组件2参数的加工光束的焦点数量、焦点位置和每个焦点出光线的光强。

其中，空间光调制器23通过加载达曼光栅和闪耀光栅复用的全息图来生成满足目标阵列的多焦点阵列，进而将飞秒激光器21产生的激光调制成包含多条平行激光的激光束。目标阵列构建过程中，焦点数量为2n(n∈N，n≥2)个，n为使用的达曼光栅和闪耀光栅的和；通过调整使用的光栅数量达到预设的多焦点阵列中焦点数量；通过调整达曼光栅的周期调整多焦点阵列中各个焦点间的间距；通过将其中的一个或多个达曼光栅替换为闪耀光栅，并调整闪耀光栅的相位深度进而改变焦点的光强，使得多焦点阵列中各个焦点出的光强大小分布均匀。

焦点阵列调节过程中，首先使用达曼光栅生成2个均匀分布的点；然后在达曼光栅上加入相位深度可调的闪耀光栅，此时闪耀光栅也会产生2个均匀分布的两个焦点。接着通过调整达曼光栅的光栅周期以及闪耀光栅的相位，形成距离和光强大小合适的四边形焦点阵列。最后，将调制好的达曼光栅与闪耀光栅复用全息图加载到空间光调制器23中。

对于常规的微米级粒子或细胞来说，4焦点阵列和6焦点阵列通常已经可以达到捕获的要求。当需要调制出具有更多焦点数且强度均匀的多焦点阵列时，则使用更多数量的光栅，并按照上述方法进行调整即可。例如当采用一个一维达曼光栅的旋转角度为0度，另一个一维达曼光栅的旋转角度为90°时，如图8所示，复用的二维达曼光栅的全息图产生阵列图案为正方形。当采用三个一维达曼光栅，并分别将旋转角度设置为0°、60°、120°时，如图9所示，复用的三维达曼光栅的全息图产生的的阵列图案为正六边形。通过改变达曼光栅周期来调节焦距，可以改变多焦点阵列中各个焦点间的间距。

焦点光强调整时，先使用达曼光栅生成2个均匀分布的点。然后在达曼光栅上加入相位深度可调的闪耀光栅，此时闪耀光栅会与达曼光栅共同产生4个焦点。再通过调整达曼光栅的光栅周期以及闪耀光栅的相位，来调节四个焦点强度大小分布和位置分布。

前述实施例提供的一种多粒子快速捕获***的操作方法大致包括前期准备阶段、设备初始化阶段和***自动捕获阶段。前期准备阶段主要是完成材料的准备，设备初始化阶段主要完成***的参数设置，***自动捕获阶段则是由***自动捕获微流控芯片6中的各个目标物粒子或细胞。以上三部分的工作内容具体如下：

一、前期准备阶段

(1)将含有待捕获的目标物的物质分散到透明的液体光固化剂中，得到第一工作液；选择适宜目标物保存的液体作为第二工作液；并将第一工作液和第二工作液分别加入到供液组件1中。

本实施例中的第一工作液通过将含有目标物的物质充分分散在具有光固化特征的分散液中得到。在第一工作液的配置过程中，目标物的浓度根据经验进行调整，达到目标物在分散体系中足够丰富，便于在后期进行搜寻和捕获的目的。同时目标物的浓度也不宜过高，否则可能会造成目标物团聚影响对单个目标物的捕获。

本实施例在第一工作液配置过程中使用的具有光固化剂为Nanoscibe公司生产的液体光刻胶IPL。光刻胶的选型不局限于该型号，事实上，本实施例使用的光刻胶的选型过程中至少包括如下三个标准：

A.光刻胶呈液体，流动性好，可以形成稳定的固(指目标物)液(指分散胶)分散体系。

B.光刻胶应当呈透明状或颜色足够浅，至少能够便于有效准确分辨出其中含有的目标物以及不可去除的杂质。

C.光刻胶除具有光固化特性外，应当在常规状态下保持性状稳定，不与目标物或杂质发生理化反应。

只要满足上述标准的光刻胶，均可以作为本实施例中使用的光刻胶。此外，为了保持第一工作液的性质稳定，在不影响最终的应用效果的情况下，还可以在其中适量加入防凝剂、抗氧化剂等加工助剂。

在将目标物均匀分散在光固化剂中得到第一工作液之后，还需要对目标物进行初步除杂，除杂的目标是去除其中含有的大粒径杂质，这些杂质在后期可能导致流体通道堵塞，或被当做目标物而误捕获。因此在捕获特定粒子时，应当尽量选择该物质的纯净物，然后分散在光固化剂中。对于已经存在的杂质，则可以通过过滤、离心等方式去除。目标物和光固化剂的分散过程中可以采用搅拌、超声分散处理等方式尽量提高目标物在分散体系中的均匀度；避免目标物出现团聚。

具体的，本实施例中的第二工作液的配置过程如下：选择透明的液体光固化剂；将含有目标物的物质加入到选定的光固化剂中均匀分散；然后对分散体系进行离心，去除含有杂质的部分，仅保留含有目标物的部分；按照目标物的颗粒溶解度不高于30000/mL的标准，向离心除杂后的分散体系中继续补充光固化剂，重新均匀分散后得到所需的第一工作液。

本实施例中的第二工作液则需要针对不同目标物进行适应性选择。例如针对活性的细胞，应当使得适于细胞存活，性质保持稳定且适宜，并且对活性细胞无害缓冲液等。而对于具有容易被氧化的无机粒子，需要使用含有抗氧化剂的位置作为第二工作液。

(2)根据待捕获的目标物的粒径选择相应的微流控芯片6并安装到微移平台3上；选择的微流控芯片6中，流体通道的高度大于目标物粒径且小于2倍目标物粒径；将第一工作液注入到微流控芯片6中。

本实施例中，微流控芯片6为根据待捕获的目标物的粒径自主选型的组件，微流控芯片6包括可拆卸的盖板和底板，底板上含有构成各条流体通道的槽。微流控芯片6的盖板和底板采用透明的玻璃基或有机树脂材料制备而成。

本实施例中微流控芯片6之所以设计为可以拆卸的分体式结构，则是为了便于在捕获目标物后，便于将目标物从微流控芯片6中提取出来。

二、设备初始化阶段

前期准备阶段是为了为***的自动捕获过设定相应的参数和提供相关的数据，因此该部分的工作内容在针对初次捕获和非初次捕获的目标物存在差异，具体地，包括如下步骤：

(1)判断待捕获的目标物是否为***初次捕获：是则采集目标物的实时图像，并通过人工框选确定目标物，进而计算出目标的实际规格信息，并提取出目标物的特征图像。否则通过人工输入直接确定当前目标物的规格信息和特征图像。

(2)当目标物为初次捕获时，则根据目标物的规格信息确定目标物的目标阵列，进而设计出满足响应目标阵列的闪耀光栅和达曼光栅复用的全息图；将全息图加载到空间光调制器23中。当目标物非初次捕获时，则根据规格信息查询一个目标阵列匹配表，进而得到当前目标物适用的全息图并加载到空间光调制器23中。

(3)将通过实时采集或人工确定的目标物的特征图像，作为***自动捕获阶段中识别目标物的参考图像。

三、***自动捕获阶段

***自动捕获阶段用多粒子快速捕获***自动执行，进而同时捕获微流控芯片6中包含的多个目标物，该阶段包括如下步骤：

(1)调节分流阀13至第一储液箱11导通，将第一工作液定量注入到微流控芯片6的流体通道内，然后关闭微流泵14。

(2)通过相机41获取位移平台上方的微流控芯片6经过聚焦物镜43放大的局部图像，移动微移平台3进而获取微流控芯片6全部区域的局部图像。

(3)根据所有局部图像合成出全幅图像，然后根据接收的待捕获目标物的特征图像对全幅图像进行特征识别，提取出全幅图像中包含的所有目标物，并计算出目标物的坐标信息。

(4)对选定的所有目标物的捕获顺序进行排序，然后依次执行如下捕获流程：

ⅰ.移动微移平台3，将当前待捕获的目标物移动到预设的工作光束照射区域。

ⅱ.开启飞秒激光器21的光闸开关，调制后的满足目标阵列的工作光束透过微流控芯片6照射在目标物周围。

ⅲ.达到预设照射时长后关闭光闸开关，在此过程中，工作光束处的光固化剂受激发固化形成微柱，多根位置在流体通道内构成“围栏”，实现对当前目标物的定向捕获。

ⅳ.循环步骤ⅰ-ⅲ完成对所有目标物的捕获任务。

(5)待所有目标物完成捕获后，调节分流阀13至第二储液箱12导通，将第二工作液定量注入到微流控芯片6的流体通道内，替换掉原有的第一工作液。

特别地，使用本***针对特定类型的目标物完成首粒捕获的动作之后，还应当通过人工操作验证***初始化设置过程中设定的飞秒激光加工组件2的工作光束的激光强度是否可靠。

具体的验证过程如下：如图10所示，先将目标物移动到聚焦物镜43下，通过微流泵14控制第一工作液反复正反流动，使得捕获的目标物反复碰撞微柱；然后通过显示模块7观察各根微柱是否断裂；当某个微柱断裂后，标记微柱对应的焦点的序号，然后重新调整通过达曼光栅和闪耀光栅，增大破损微柱对应的焦点处的激光光强，生成新的全息图并加载到空间光调制器23中。

特别的，使用本***在完成每个目标物的捕获任务之后，还应该对每个捕获的目标物进行抽样验证或全验证。判断固化的微柱与目标物之前是否发生粘连。验证过程类似图10包括如下步骤：先通过微流泵14控制微流控芯片6内的流体往复流动，并通过显示模块7抽样观察各个目标物是否与微柱发生粘连：是则说明当前目标物捕获失败，否则说明当前目标物捕获成功。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多粒子快速捕获***，其特征在于，其用于以微米级别的粒子或细胞作为目标物，对目标物进行捕获；捕获过程在微流控芯片内进行，所述微流控芯片呈透明状，其内含有供所述目标物流通的流体通道；所述多粒子快速捕获***包括：

供液组件，其包括第一储液箱、第二储液箱、微流泵、分流阀，以及导管；所述第一储液箱用于盛装含有目标物和光固化剂的第一工作液；所述第二储液箱用于盛装便于目标物保存的第二工作液；所述分流阀为二进一出电磁阀，其连接在第一储液箱、第二储液箱和微流泵之间，用于控制第一储液箱或第二储液箱内的工作液进入到微流泵内；所述微流泵用于将工作液通过导管泵送至微流控芯片的流体通道内；

飞秒激光加工组件，其用于产生激发光固化剂固化进而生成多根平行微柱的加工光束；按照光路方向，所述飞秒激光加工组件包括飞秒激光器、衰减镜、空间光调制器，以及4f透镜；所述飞秒激光用于产生出射激光；所述衰减镜用于调制出射激光的激光能量和偏振方向；所述空间光调制器用于将经过衰减镜后的出射激光调制成投射焦点满足一个目标阵列的排列关系的多条平行的激光束；所述4f透镜用于对调制出的激光束进行缩束，并滤出其中未经调制的0级光；经过4f透镜后的激光束为满足工作阵列的加工光束，加工光束投射在下方的微流控芯片上；其中，所述飞秒激光加工组件产生的加工光束各焦点对应的目标阵列满足：相邻焦点间连线构成一个多边形，所述多边形对应的内切圆大于所述目标物的最大截面圆，且焦点阵列中任意两个相邻焦点的间距小于目标物的粒径；

微移平台，其为微米级二轴移动平台，所述微移平台用于固定待加工的微流控芯片，并根据加工过程的要求对微流控芯片的位置进行精准调节；

图像采集组件，其包括聚焦物镜、相机和二向色镜；所述聚焦物镜可移动地安装在位移平台正上方，用于放大下方的微流控芯片的图像，进而便于相机采集到流体通道内的目标物的局部图像；所述二向色镜满足对自然光全透过，且对加工光束的激光全反射；飞秒激光加工组件中经过4f透镜的工作光束的入射方向与二向色镜的反射平面呈45度夹角，经二向色镜反射后的激光光线投射到微移平台上；所述相机位于二向色镜中激光反射光线的反向延长线上，且相对聚焦物镜位于二相色镜的另一侧；所述相机用于获取聚焦物镜下方的微流控芯片的实时放大图像；

人工输入模块，其用于输入待捕获的目标物的特征信息以及其它人工指令；所述特征信息包括目标物的规格信息以及预先采集的目标物的特征图像；以及

中央控制模块，其与所述供液组件、空间光调制器、微移平台、图像采集组件、人工输入模块电连接；所述中央控制模块用于：（1）获取所述人工输入模块输入的目标物的特征信息；（2）控制供液***中微流泵泵送的工作液类型、流速和流体运动方向；（3）接收图像采集组件获取的微流控芯片的实时图像，然后根据目标物特征图像从实时图像中识别出微流控芯片的通道内包含的目标物，并计算出目标物的位置；（4）根据接收到的目标物的规格信息对空间光调制器进行调整，使得飞秒激光加工组件产生的工作光束的焦点阵列满足目标物对应的目标阵列的要求；（5）根据分辨出的目标物的位置调整微移平台的位置，并根据目标物的规格信息查询一个预设的目标阵列匹配表，得到满足条件的目标阵列的全息图，并将所述全息图加载到空间光调制器中，使得所述飞秒激光加工组件生成满足需要的加工光束；所述目标阵列匹配表为一个预先存储的专家经验表，其内存储有不同的粒子的规格信息与不同的目标阵列的光栅复用全息图之间的一一映射关系；进而使得飞秒激光加工组件产生的加工光束依次照射在识别出的各个目标物的周围；所述目标阵列匹配表是一个允许人工编辑的数据集；在每种粒子或细胞首次捕获前，通过人工设定的方式确定当前目标物对应的全息图，并相将相应的全息图和映射关系添加到数据集中；当再次捕获当前目标物时，则通过查表法获取相应的全息图；

所述中央控制模块中包括目标识别单元、目标定位单元、泵送控制子单元、位移控制子单元、激光控制子单元；所述目标识别单元用于获取作为参考的目标物的特征图像和相机采集的实时图像，然后以特征图像中的目标作为参考，通过特征识别提取出实时图像中包含的所有目标物；所述目标定位单元用于根据目标识别单元识别出的每个目标物在实时图像中的像素位置，计算出各个目标物在微移平台上的坐标信息；所述泵送控制子单元用于在不同加工阶段控制分流阀的开关状态，以及控制微流泵泵送过程的流体方向和流速；所述位移控制子单元用于获取各个目标物的坐标信息，然后在各个目标物的捕获阶段根据所述坐标信息调节微移平台，使得各个微流控芯片中的目标物恰好位于加工光束的正中央；所述激光控制子单元用于获取目标物的规格信息，然后根据目标物的规格信息查询一个预设的目标阵列匹配表，得到满足条件的目标阵列的全息图，并将所述全息图加载到空间光调制器中，使得所述飞秒激光加工组件生成满足需要的加工光束；

所述多粒子快速捕获***自动捕获多个粒子的过程如下：

（1）调节分流阀至第一储液箱导通，将第一工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，然后关闭微流泵；

（2）通过相机获取位移平台上方的微流控芯片经过聚焦物镜放大的局部图像，移动微移平台进而获取微流控芯片全部区域的局部图像；

（3）根据所有局部图像合成出全幅图像，然后根据接收的特征图像对全幅图像进行特征识别，提取出全幅图像中包含的所有目标物，并计算出目标物的坐标信息；

（4）对选定的所有目标物的捕获顺序进行排序，然后依次执行如下捕获流程：

ⅰ.移动微移平台，将当前待捕获的目标物移动到预设的工作光束照射区域；

ⅱ.开启飞秒激光器的光闸开关，调制后的满足目标阵列的工作光束透过微流控芯片照射在目标物周围；

ⅲ.达到预设照射时长后关闭光闸开关，在此过程中，工作光束处的光固化剂受激发固化形成微柱，多根位置在流体通道内构成“围栏”，实现对当前目标物的定向捕获；

ⅳ.循环步骤ⅰ-ⅲ完成对所有目标物的捕获任务；

（5）待所有目标物完成捕获后，调节分流阀至第二储液箱导通，将第二工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，替换掉原有的第一工作液。

2.如权利要求1所述的多粒子快速捕获***，其特征在于：设置的每个全息图对应具有特定数量且满足特定间距的多焦点阵列；空间光调制器加载特定全息图后，则飞秒激光加工组件产生的加工光束的焦点和光强满足相应的多焦点阵列；通过调整不同的全息图，进而调节飞秒激光加工组件参数的加工光束的焦点数量、焦点位置和每个焦点出光线的光强。

3.如权利要求1所述的多粒子快速捕获***，其特征在于：所述微流控芯片为根据待捕获的目标物的粒径自主选型的组件，所述微流控芯片包括可拆卸的盖板和底板，所述底板上含有构成各条流体通道的槽；所述微流控芯片的盖板和底板采用透明的玻璃基或有机树脂材料制备而成。

4.如权利要求1所述的多粒子快速捕获***，其特征在于：所述空间光调制器通过加载达曼光栅和闪耀光栅复用的全息图来生成满足目标阵列的多焦点阵列，进而将飞秒激光器产生的激光调制成包含多条平行激光的激光束；所述目标阵列构建过程中，焦点数量为2n(n∈N,n≥2)个，n为使用的达曼光栅和闪耀光栅的和；通过调整使用的光栅数量达到预设的多焦点阵列中焦点数量；通过调整达曼光栅的周期调整多焦点阵列中各个焦点间的间距；通过将其中的一个或多个达曼光栅替换为闪耀光栅，并调整闪耀光栅的相位深度进而改变焦点的光强，使得多焦点阵列中各个焦点出的光强大小分布均匀。

5.如权利要求1所述的多粒子快速捕获***，其特征在于：还包括一个显示模块，所述显示模块与中央控制模块电连接；所述显示模块用于显示相机采集到的实时图像或中央控制模块处理后的图像；

且/或

所述中央控制模块中还包括一个特征提取模块，其用于确认待捕获的目标物的特征信息；所述特征提取模块获取图像采集组件采集的实时图像，并根据人工输入模块输入的人工指令对目标物进行框选，然后分割出实时图像中的框选部分作为目标物的特征图像；同时计算出框选部分中的粒子的轮廓和粒径作为目标物的规格信息。

6.一种如权利要求1所述的多粒子快速捕获***的操作方法，其特征在于：所述操作方法包括前期准备阶段、设备初始化阶段和***自动捕获阶段；

一、前期准备阶段包括如下内容：

（1）将含有待捕获的目标物的物质分散到透明的液体光固化剂中，得到第一工作液；选择适宜目标物保存的液体作为第二工作液；并将第一工作液和第二工作液分别加入到供液组件中；

（2）根据待捕获的目标物的粒径选择相应的微流控芯片并安装到微移平台上；选择的微流控芯片中，流体通道的高度大于目标物粒径且小于2倍目标物粒径；将第一工作液注入到微流控芯片中；

二、设备初始化阶段包括如下内容：

（1）判断待捕获的目标物是否为***初次捕获，是则采集目标物的实时图像，并通过人工框选确定目标物，进而计算出目标的实际规格信息，并提取出目标物的特征图像：否则通过人工输入直接确定当前目标物的规信息和特征图像；

（2）当目标物为初次捕获时，则根据目标物的规格信息确定目标物的目标阵列，进而设计出满足响应目标阵列的闪耀光栅和达曼光栅复用的全息图；将全息图加载到空间光调制器中；当目标物非初次捕获时，则根据规格信息查询一个目标阵列匹配表，进而得到当前目标物适用的全息图并加载到空间光调制器中；

（3）将通过实时采集或人工确定的目标物的特征图像，作为***自动捕获阶段中识别目标物的参考图像；

三、***自动捕获阶段包括如下内容：

（1）调节分流阀至第一储液箱导通，将第一工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，然后关闭微流泵；

（2）通过相机获取位移平台上方的微流控芯片经过聚焦物镜放大的局部图像，移动微移平台进而获取微流控芯片全部区域的局部图像；

（3）根据所有局部图像合成出全幅图像，然后根据接收的特征图像对全幅图像进行特征识别，提取出全幅图像中包含的所有目标物，并计算出目标物的坐标信息；

（4）对选定的所有目标物的捕获顺序进行排序，然后依次执行如下捕获流程：

ⅰ.移动微移平台，将当前待捕获的目标物移动到预设的工作光束照射区域；

ⅱ.开启飞秒激光器的光闸开关，调制后的满足目标阵列的工作光束透过微流控芯片照射在目标物周围；

ⅲ.达到预设照射时长后关闭光闸开关，在此过程中，工作光束处的光固化剂受激发固化形成微柱，多根位置在流体通道内构成“围栏”，实现对当前目标物的定向捕获；

ⅳ.循环步骤ⅰ-ⅲ完成对所有目标物的捕获任务；

（5）待所有目标物完成捕获后，调节分流阀至第二储液箱导通，将第二工作液定量注入到微流控芯片的流体通道内，替换掉原有的第一工作液。

7.如权利要求6所述的多粒子快速捕获***的操作方法，其特征在于：在针对特定类型的目标物完成首颗粒子/细胞的捕获的动作之后，还将目标物移动到聚焦物镜下，通过微流泵控制第一工作液反复正反流动，使得捕获的目标物反复碰撞微柱；然后通过显示模块观察各根微柱是否断裂；当某个微柱断裂后，标记微柱对应的焦点的序号，然后重新调整通过达曼光栅和闪耀光栅，增大破损微柱对应的焦点处的激光光强，生成新的全息图并加载到空间光调制器中。

8.如权利要求6所述的多粒子快速捕获***的操作方法，其特征在于：所述第一工作液的配置方法如下：选择透明的液体光固化剂；将含有目标物的物质加入到选定的光固化剂中均匀分散；然后对分散体系进行离心，去除含有杂质的部分，仅保留含有目标物的部分；按照目标物的颗粒溶解度不高于30000/mL的标准，向离心除杂后的分散体系中继续补充光固化剂，重新均匀分散后得到所需的第一工作液。