[發明專利]一種可操縱的光鑷模型

在審

• 申請號: 201710336140.X
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107068230A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 胡松鈺;陳子權;謝恒;董曉斌
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G21K1/00
• 分類號: G21K1/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明涉及光鑷領域，尤其涉及一種可操縱的光鑷模型。

背景技術

根據麥克斯韋理論，光在傳輸過程中其本身不僅帶有能量，同時還攜帶動量。現在廣泛采用的微器件光驅動技術主要利用光的動量，典型的例子是光鑷，利用強聚焦的光束焦點附近的強光場來捕獲、操作微小物體的裝置。

光鑷技術是利用光與物質間動量傳遞的力學效應而形成的三維梯度光阱來操縱微粒的技術。由于光鑷存在獨特的工作原理，它可以用于微小顆粒的捕獲與操縱，并且可以非接觸地控制活體物質，所以光鑷系統廣泛應用于生物學領域。

現有的光鑷技術應用領域，一般是直接利用光鑷裝置形成三維梯度光阱來操縱微粒，光鑷裝置可以根據需要，對三維梯度光阱進行調整，是一種方便快捷的裝置。但這種光鑷裝置具有局限性：當所述微粒為活體物質如細胞時，在操縱過程中會產生熱效應，在一定程度上損傷細胞，因此需要考慮到光對微粒的影響，對光的強度、類型等都有要求，這對光鑷裝置提出了嚴苛的要求；不僅如此，如果所述微粒形狀不規則，如神經細胞，則很難直接利用三維梯度光阱進行操縱。

光鑷裝置的局限性，對光鑷技術的發展、應用提出了新的考驗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可操縱的光鑷模型，通過光鑷裝置操縱光鑷模型，再通過光鑷模型操縱微粒，間接地解決了現有技術中光鑷裝置的局限性。

本發明是這樣實現的：一種可操縱的光鑷模型，包括至少三個驅動桿和一個軀體，所述驅動桿分別設在所述軀體的兩側和后端，所述軀體的前端設有用于操縱微粒的操縱部。

使用時，利用光鑷裝置形成三維梯度光阱，作用于所述可操縱的光鑷模型的一個或者多個驅動桿上，由于光具有動量，因此所述驅動桿可以在光鑷裝置的驅動下發生位置變化，帶動操縱部移動，對微粒進行操縱。

采用此技術方案，設置在軀體的三個方位上的驅動桿，有利于在操縱時進行受力分析，也使所述可操縱的光鑷模型不容易側翻；這種可操縱的光鑷模型結構簡單、不容易側翻，間接地利用了現有技術中的光鑷裝置對微粒進行操縱，避免了光線對活體物質如細胞的損害。

作為本發明的進一步改進，所述驅動桿包括長桿和球體，所述球體通過所述長桿與所述軀體連接，所述球體包括光刻膠材料。

光刻膠是指一大類具有光敏化學作用（或對電子能量敏感）的高分子聚合物材料；又叫抗蝕劑，也叫光阻劑，英文名稱為resist。采用光刻膠材料制成的球體，其對光更加敏感，能使光鑷裝置更容易定位到球體上去，通過驅動球體，實現對可操縱的光鑷模型的操縱，設置為球體，其目的是不僅是為了方便移動，而且為了增加光的接觸面積，提高操縱效率。

作為本發明的進一步改進，所述操縱部包括平面或者弧面。人們可以根據不同微粒的形狀，選擇不同的操縱部。

作為本發明的進一步改進，所述驅動桿為三個，所述軀體為長方體，所述軀體的長和高分別形成第一平面、第二平面，所述軀體的寬和高分別形成第三平面、第四平面，所述三個驅動桿分別設置在第一平面、第二平面和第三平面上，所述操縱部設在第四平面上。采用此技術方案，驅動桿數量少，容易制作，受力對稱，容易操縱。

作為本發明的進一步改進，所述軀體的長為40-60μm，寬為10-30μm，高為10-20μm。采用此技術方案，適用于大部分的細胞、微粒的捕獲、操縱工作。

作為本發明的進一步改進，所述球體的半徑為5-10μm，所述長桿的一端嵌入到所述球體的內部。采用此技術方案，適用于大部分的微粒的操縱工作。

作為本發明的進一步改進，所述球體由SU-8光刻膠制成。采用此技術方案，SU-8光刻膠的性能優良，價廉易得，成本低。

作為本發明的進一步改進，所述可操縱的光鑷模型由SU-8光刻膠制成。

作為本發明的進一步改進，所述可操縱的光鑷模型通過全息光鑷裝置進行操縱，其操縱過程包括所述全息光鑷裝置發射高斯光作用在所述可操縱的光鑷模型的球體上，使所述可操縱的光鑷模型移動。

高斯光是指通常情形下，激光諧振腔發出的基模輻射場，其橫截面的振幅分布遵守高斯函數的光線。高斯光是一種在光鑷領域廣為應用的光線。全息光鑷裝置是利用全息元件構建的具有特定功能的光場的光鑷裝置，它的使用面廣，可以完成如單粒子的旋轉、多粒子的操控和分選等功能。

采用上述的技術方案對可操縱的光鑷模型進行操縱，操縱靈活，滿足了不同使用者對微粒的不同的操縱動作的要求。