本公开涉及光镊捕获与操纵领域，尤其涉及一种新型级联光镊捕获装置及方法。
背景技术：
1、光镊是利用光与物体之间的相互作用实现对介电微粒乃至细胞、单分子进行高精度、高分辨率、非接触的捕获和操控，在生命科学领域的应用中取得了开创性成果，推动了生物物理学的发展。随着细胞分析、肿瘤细胞检测、癌症治疗等领域对光镊技术提出更高要求，尤其是在基于活体细胞物理特征检测的新药研发中，对光镊技术的多功能操控能力提出了新的挑战，开展多功能集成化微腔级联光镊的研究具有重要意义。
2、现有方法大多是围绕单一的细胞分选任务进行细胞操控，并且例如，“opticalseparation and controllabledelivery of cells from particle and cell mixture”公开文献所示，以锥形微纳光纤探针为例，进行不同尺寸的细胞和微粒的分选与传递，但该方法实现微粒分离的同时，被分选的微粒仍然存在于同一样品池的相邻位置，容易受到环境的干扰出现二次混淆，即未做到真正的微粒分离；又如“multifunctional single-fiberoptical tweezers for particle trapping and transport”公开文献所示，以平面光纤尖端为例，采用波长为980nm激光源和650nm激光源分别激发线性偏振激光束，实现微粒的捕获和收集；但该方法一次只能进行单个微粒的捕获与运输，只有微粒运输至目的地后才能进行下一微粒的捕获与输送，效率极低；如“基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器”的公开所示，将多种光纤进行拼接，通过频繁切换波长实现细胞的捕获与收集。但该方法采用较为复杂的制备方式的同时实现的功能较为单一，且频繁更换激光波长易对细胞造成损伤。现有的多功能光镊技术还未能实现在多种细胞操作功能的集成化，通常需要结合多种原理的细胞检测系统，甚至依赖于多种非光学工具的循环切换，以满足高通量、高精度的细胞操控需求，但这样易造成细胞凋亡和效率低等问题。
技术实现思路
1、本公开提出了一种能够同时实现多种细胞操作的细胞操纵装置及方法，具有结构简单且功能多样化的特点。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种新型级联光镊捕获装置，包括：
3、光源模块，用于提供激光光源；
4、微腔级联光镊，包括嵌套插接的光纤探针和微腔光波导；其中，所述光纤探针的一端与所述光源模块连接，用于传输所述激光光源，另一端与所述微腔光波导嵌套插接；
5、所述微腔光波导设有用于细胞流通的开口和中空腔体，且所述微腔级联光镊被构造为至少基于所述嵌套插接处形成的毛细力和所述激光光源形成的光力将样品溶液中的所述细胞经所述开口捕获至所述微腔光波导的所述中空腔体内，并构造为能够至少进行一种细胞操纵。
6、在一些可能的实施方式中，对所述细胞执行的操纵包括细胞捕获、细胞运输、细胞分选以及细胞阵列排布中的至少一种。
7、在一些可能的实施方式中所述光源模块还用于设置所述光源模块的激光光源的参数；
8、并且，所述光源模块还配置为在所述操纵为高通量捕获细胞的情况下，设置所述激光光源的参数满足第一条件；
9、所述第一条件包括所述激光光源在所述微腔光波导内形成至少一个焦点，且与所述开口邻近的所述焦点处的毛细力与所述光力在轴向上的合力方向指向所述微腔光波导内。
10、在一些可能的实施方式中，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞输送的情况下，对第一条件下的激光光源的功率进行增强或降低处理。
11、在一些可能的实施方式中，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞分选的情况下，调整所述激光光源的参数满足第二条件，在所述第二条件下目标细胞被分选进所述微腔光波导内；
12、所述第二条件下，基于目标细胞的折射率和半径值，所述目标细胞受到的毛细力与所述光力在轴向上的合力指向所述微腔光波导内。
13、在一些可能的实施方式中，所述装置还包括偏振控制器，其连接在所述光源模块和所述微腔级联光镊之间，并用于对所述激光光源进行偏振处理，生成偏振光源；
14、在所述偏振光源满足第三条件的情况下，细胞在所述微腔光波导中绕所述微腔光波导的横轴旋转。
15、在一些可能的实施方式中，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞阵列排布的情况下，调整所述激光光源的参数满足第四条件；
16、在所述第四条件下，被捕获的细胞在所述微腔光波导中呈阵列排布；
17、其中，所述第四条件包括：传输到光纤探针的光源包括多列分光束，且至少两列分光束满足所述第一条件，对应的形成至少两列细胞排布。
18、在一些可能的实施方式中，所述装置还包括：设置在所述微腔级联光镊上方的显示模块，用于实时显示所述微腔级联光镊捕获及操控细胞的图像。
19、在一些可能的实施方式中，所述开口相对于所述中空腔体两侧呈收口形状。
20、根据本公开的第二方面，提供了一种新型级联光镊捕获方法，所述方法应用在第一方面中任意一项所述的细胞操纵装置中，并且，所述方法包括：
21、基于所述细胞操纵的方式设置激光光源；
22、通过所述光纤探针传输所述激光光源，并基于所述激光光源在微腔光波导中形成操纵细胞的光力，其中，所述光纤探针和微腔光波导嵌套插接形成微腔级联光镊；其中，所述光纤探针的一端与所述光源模块连接，用于传输所述激光光源，另一端与所述微腔光波导嵌套插接；
23、所述微腔光波导设有用于细胞流通的开口和中空腔体，且所述微腔级联光镊被构造为至少基于所述嵌套插接处形成的毛细力和所述激光光源形成的光力将样品溶液中的所述细胞经所述开口捕获至所述微腔光波导的所述中空腔体内，并构造为能够至少进行一种细胞操纵。
24、本公开实施例提供的一种新型级联光镊捕获装置及方法，突破了传统光镊的局限，通过调整微腔级联光镊系统参数，即可在同一微腔级联光镊系统中实现细胞批量操控。有效解决了传统光镊在操控过程中功能单一、无法批量处理、难以将多功能操作集成化等问题。本公开实施例提供的装置和方法可以适应当前生物医学、医药研制中对活细胞、药物颗粒等微纳米微粒操控中的高通量、规模化和自动化需求。
25、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。
26、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
1.一种新型级联光镊捕获装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的细胞操纵装置，对所述细胞执行的操纵包括细胞捕获、细胞运输、细胞分选以及细胞阵列排布中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述光源模块还用于设置所述光源模块的激光光源的参数；
4.根据权利要求3所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞输送的情况下，对第一条件下的激光光源的功率进行增强或降低处理。
5.根据权利要求3或4所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞分选的情况下，调整所述激光光源的参数满足第二条件，在所述第二条件下目标细胞被分选进所述微腔光波导内；
6.根据权利要求3或4所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述装置还包括偏振控制器，其连接在所述光源模块和所述微腔级联光镊之间，并用于对所述激光光源进行偏振处理，生成偏振光源；
7.根据权利要求3或4所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述光源模块还配置为在所述操纵为细胞阵列排布的情况下，调整所述激光光源的参数满足第四条件；
8.根据权利要求1所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述装置还包括：设置在所述微腔级联光镊上方的显示模块，用于实时获取所述微腔级联光镊捕获及操控细胞的图像。
9.根据权利要求1所述的细胞操纵装置，其特征在于，所述开口相对于所述中空腔体两侧呈收口形状。
10.一种新型级联光镊捕获方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1-9中任意一项所述的细胞操纵装置中，并且，所述方法包括：
