|
|
Řízení a vyhodnocení laserových mikromanipulačních experimentů
Kaňka, Jan ; Jákl, Petr (oponent) ; Provazník, Ivo (vedoucí práce)
Tato práce je zamerena na vytvorení uživatelsky prívetivého softwarového rozhraní v programovém prostredí LabViewTM, které zjednoduší realizaci nejruznejších experimentu využívajících laserových mikromanipulací a laserové spetroskopie živých organismu. Obe tyto rychle se rozvíjející techniky umožnují bezkontaktní a nedestruktivní manipulaci a diagnostiku jednotlivých jednobunecných organizmu, bakterií ci viru. V rámci této práce jsme vytvorili komunikacní protokoly k rízení rozlicných periferií, kalibraci snímané vizuální scény, zpracování obrazu v reálném case, automatickou detekci bunek (mikroobjektu) ve snímané scéne, snímání a zpracování Ramanovského spektra z živých organismu. Cílem našeho snažení je plne automatický laserový systém, který trídí živé bunky na základe jejich chemického složení. Tato práce byla vypracována v Ústavu prístrojové techniky AV CR, v.v.i., pod vedením prof. RNDr. Pavla Zemánka, Ph.D.
|
|
|
SMV-2015-36: „Light Sheet“ mikroskop kombinující tři vlnové délky
Ježek, Jan ; Kaňka, Jan ; Jákl, Petr ; Šerý, Mojmír
Zařízení slouží pro 3D snímání fluorescenčních biologických vzorků. Pro excitaci fluorescenčních barviv jsou použity 3 lasery o vlnových délkách vhodných pro biologické vzorky. Obraz je snímán vysoce citlivou CCD kamerou. Přepínání mezi jednotlivými budícími lasery je řízenopočítačem. Pozorovaný vzorek je uchycen v držáku umístěném na čtyř-osovém stolku (3 osy pro pohyb vzorku, 1 osa rotace kolem osy vzorku). Zařízení slouží ke snímání obrazů vzorku v jednotlivých polohách daných polohou stolku.
|
|
|
Silové účinky laserových svazků na nesférické částice
Zemánek, Pavel ; Brzobohatý, Oto ; Arzola, A. V. ; Šiler, Martin ; Simpson, Stephen Hugh ; Chvátal, Lukáš ; Jákl, Petr
Silové účinky světla na částici jsou založeny na výměně hybnosti mezi fotony a částicí, která vede k tzv. optické síle působící na částici. V případě nesférických částic je tato interakce obohacena i o výměnu momentu hybnosti mezi světlem a částicí. Vzniká tak moment síly, který působí na nesférickou částici a natáčí ji v laserovém svazku. Orientace částice však zpětně silně ovlivňuje optické síly, které na částici působí, a následně případnou rovnovážnou polohu částice ve svazku. Chování nesférické částice je tak mnohem komplexnější, než v případě kulových částic a vede k velmi zajímavých efektům. Dosažené výsledky naznačují, že použití nesférických částic při jejich samouspořádávání světlem do opticky vázaných mikrostruktur, rozšiřují možnosti této metody, protože kromě statické mikrostruktury lze dosáhnout i struktur, které celé rotují nebo alespoň obsahují rotující komponenty.
|
|
|
Přechod šum - signál: zisk energie ze šumu studovaný pomocí optické pinzety
Šiler, Martin ; Filip, R. ; Jákl, Petr ; Brzobohatý, Oto ; Zemánek, Pavel
Nelineární jevy ve fyzikálních systémech, ve kterých dominuje šum, se vyskytují v mnoha různých oblastech a představují velice zajímavé téma. Jedná se například o chování qubitů v kvantových počítačích, průchod elektronu Josephsonovým přechodem v supravodivých systémech nebo (okrajově) chování finančních trhů. Tyto oblasti mají společné, že jsou popsány pomocí stochastických diferenciálních rovnic. Existující přístup k tomuto tématu se zabýval především určováním průměru, odchylek a dalších statistických parametrů. Nedávný rozvoj optické kontroly mechanických systémů otevřel nové možnosti studia mechanických efektů v termodynamice a statistické fyzice, stochastických systémech a kvantové mechanice. Unikátní je možnost sledovat chovaní jedné částice, několika částic až po komplexní mnohačásticové systémy. Můžeme očekávat, že se v blízké budoucnosti objeví nelineární stochastické efekty, které transformují šum v užitečné mechanické efekty. V tomto příspěvku se zabýváme chováním mikroskopické částice, která se pohybuje náhodným Brownovým pohybem, v kubickém potenciálu. Ten přestavuje nejjednodušší systém, ve kterém můžeme pozorovat výše zmíněné nelineární jevy. Zabýváme se především přechodem signál-šum. Tedy tím, jak se vyvíjí poloha částic v závislosti na jejich počátečním rozložení a na síle kubického potenciálu. Ukážeme, že v krátkém časovém úsek může dojít ke kompresi původního náhodného rozdělení částic a k rychlému posunu částic daným směrem.
|
|
|
SMV-2014-09: Řešení nanolitografického systému založeného na dvoufotonové fotopolymerizaci
Jákl, Petr
Smluvní výzkum se zabývá experimentální realizací systému pro dynamické tvarování laserových svazků pomocí počítačem generovaných holografických fázových masek, fokusaci nezávisle polohovatelných ohnisek laserového svazku v prostoru vzorku a modifikaci prostorového rozložení optické intenzity svazku. Prostřednictvím synchronizovaného rychlého spínání laserového svazku a pohybu vzorku trojosým stolkem je dosaženo fázových změn ve fotopolymerové matrici v přesně definovaných mikroobjemech, tzv. voxelech, čímž je vytvořena povrchová struktura či mikroskopický objekt s detaily v řádu stovek nanometrů.
|
|
| |
|
|
SMV-2012-07: Optická pinzeta
Zemánek, Pavel ; Jákl, Petr ; Šerý, Mojmír
V ramci smluvniho vyzkumu bylo vyvinuto unikatni zarizeni holograficke opticke pinzety kombinovane s ramanovskym mikrospektrometrem. Dalsi soucasti dodavky byla kompaktni opticka pinzeta a opticky skalpel kombinovany s optickym mikroskopem. Zarizeni bylo dodano s uzivatelsky privetivym, na miru navrzenym programovym prostredim umoznujicim zcela vyuzit vsech moznosti vyse uvedenych zarizeni.
|
|
|
Od pouhého tlačení po třídění mikročástic a skládání mikrorobotků světlem
Zemánek, Pavel ; Arzola, Alejandro V. ; Brzobohatý, Oto ; Chvátal, Lukáš ; Jákl, Petr ; Kaňka, Jan ; Karásek, Vítězslav ; Šerý, Mojmír ; Šiler, Martin
Již Johannes Kepler při pozorování komet vyvodil, že světlo může působit pozorovatelnou silou na mikročástice. Dnes je toto tlačení objektů světlem využíváno jako levný zdroj pohonu pro sluneční plachetnice. V mikrosvětě je téměř třicet let je znám nástroj zvaný optická pinzeta, který k zachycení a přemístění mikroobjektů využívá silně fokusovaného laserového svazku. Nicméně přitahování objektů světlem směrem ke zdroji záření patřilo dlouhá léta do říše sci-literatury. V posledních letech byla publikována řada teoretickým návrhů, jak tohoto efektu docílit, pouze zlomek z nich byl však demonstrován experimentálně a dva z nich v naší laboratoři. Jedná se o tzv. světelné tažné svazky, které umožňují transport mikroobjektů proti směru proudu fotonů. Podařilo se nám ukázat, že experimentální sestava umožňuje rovněž velmi efektivně separovat desítky mikročástic pouhým ozářením suspenze laserem. Vzájemná interakce mezi více ozářenými částicemi vede k vytvoření vazby mezi nimi, která je zprostředkována rozptýlenými fotony. Tato optická vazba je velmi slabá, ale postačuje k samovolnému vytvoření mikrostruktur z jednotlivých původně volných mikročástic. Vytvořené mikrostruktury se ve světelném poli tažného svazku chovají zcela odlišně jednotlivé volné částice a mohou se i pohybovat opačným směrem. Osvícením suspenze částic vhodně rozloženým světelným polem je pak možné nejen samovolně sestavit mikrostruktury, ale též je cíleně dopravit na určité místo ozářené plochy – a to je již zárodek budoucích mikrorobotků sestavených a poháněných světlem.
|
|
|
Specific forms of users interaction with holographic optical tweezers controlled by leap motion
Keša, P. ; Tomori, Z. ; Kaňka, Jan ; Jákl, Petr ; Šerý, Mojmír ; Bernatová, Silvie ; Antalík, M. ; Zemánek, Pavel
Optical tweezers allows contactless three-dimensional manipulation with electrically neutral objects of sizes from tens of nanometers to tens of micrometers. Mouse or joystick are the traditional devices to control the positions of trapping beams in holographic optical tweezers that provide optical manipulation with microobjects. Our approach is based on a modern 3D depth sensors combined with gestures and speech recognition software. The human operator controls the position of one trapping beam by a traditional pointing device like mouse or joystick. However, manipulation with more objects needs control of corresponding number of independent trapping beams generated by a spatial light modulator. We upgraded own NUI software which processes signals from sensors and sends the control commands to holographic Raman tweezers which subsequently controls the positions of trapping microparticles and the acquisition system of Raman spectra.
|
|
|
Ramanova pinzeta pro třídění živých buněk
Pilát, Zdeněk ; Ježek, Jan ; Kaňka, Jan ; Šerý, Mojmír ; Jákl, Petr ; Zemánek, Pavel
Navrhli jsme a otestovali zařízení pro automatizovanou analýzu a třídění živých buněk fotoautotrofních mikroorganismů (řas) a jiných mikroobjektů kombinující laserovou pinzetu a ramanovský mikrospektrometr. Součásti tohoto systému jsou je i speciální mikrofluidní čip a řídicí software zajišťující analýzu obrazu a spekter v reálním čase. Účelem zařízení je nedestruktivní analýza živých buněk a jejich separace za účelem další kultivace. Analytickým nástrojem je zde Ramanova spektroskopie, která dovoluje náhled do chemického složení zkoumaných buněk.
|
host ::
RSS.