[發(fā)明專利]一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011328629.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112414760B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成煜;馮智宇;申澤;苑立波;陳明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N1/08
• 分類號(hào): G01N1/08;G01N21/01;G01N21/65;G02B6/02;G02B6/036;G02B6/255
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• 代理人: 暫無(wú)信息

一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光鑷由環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖探針、激光器、調(diào)節(jié)架、樣品槽、顯微成像系統(tǒng)、拉曼激光源和拉曼檢測(cè)器組成。其中鳥(niǎo)喙形型光纖探針的特征在于，通過(guò)改變光纖彎曲尖端區(qū)的曲率半徑來(lái)增強(qiáng)光纖側(cè)面的倏逝場(chǎng)分布，增大細(xì)胞所受的梯度力，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的穩(wěn)定捕獲。最后向鳥(niǎo)喙形光纖光鑷通入拉曼激光，并經(jīng)檢測(cè)器得到對(duì)應(yīng)的拉曼頻移，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的特性檢測(cè)。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所涉及的是一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)，屬于光操控技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

自Ashkin等人的開(kāi)創(chuàng)性工作以來(lái)，光鑷已成為生物和物理研究領(lǐng)域中最重要的研究工具之一。錐形光纖光鑷工具(TOFTs)是一種重要的光學(xué)操控工具，廣泛應(yīng)用于微納級(jí)粒子的捕獲和多粒子的操縱，如微粒子的組織、細(xì)胞的圖案形成等。在典型TOFTs中，采用拋光、熱拉和化學(xué)蝕刻等制造方法將光纖尖端加工成錐形結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，人們對(duì)錐型光纖光鑷的性能進(jìn)行了大量的研究，實(shí)現(xiàn)非接觸捕獲、雙粒子捕獲和粒子旋轉(zhuǎn)等。

粒子捕獲范圍是光鑷的重要性能指標(biāo)之一。擴(kuò)大粒子捕獲范圍有促進(jìn)粒子捕獲的實(shí)際應(yīng)用，尤其能對(duì)生物化學(xué)、生物物理學(xué)方面的粒子操控產(chǎn)生巨大影響。而在以往的TOFTs研究中，光纖錐均為直錐：光場(chǎng)在直光纖錐的尖端向自由空間輻射并聚焦形成一個(gè)小而強(qiáng)的聚焦，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的捕獲力。而在直錐側(cè)面的光場(chǎng)是非常微弱的倏逝波，只能對(duì)粒子產(chǎn)生微不足道的力。因此，一般情況下，直錐TOFTs只能捕獲光纖錐尖端附近的小區(qū)域內(nèi)的粒子。

隨著光纖的誕生以及光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖光鑷的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步。基于四芯螺旋光纖的光纖光鑷及其制作方法(專利號(hào)：CN106094099A) 和一種基于波分復(fù)用技術(shù)的單光纖光鑷(專利號(hào)：CN109254346B)是通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)諧光源的出射光參數(shù)來(lái)控制微粒的捕獲及移動(dòng)。一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷(專利號(hào)：CN104698532A)和一種捕獲位置橫向可調(diào)的單光纖光鑷(專利號(hào)：CN103996423A)是通過(guò)調(diào)節(jié)LP₁₁模光場(chǎng)形成光學(xué)勢(shì)阱對(duì)微粒進(jìn)行捕獲。此外，申請(qǐng)人還可以通過(guò)改變光纖光鑷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行微粒捕獲，如用二步法制備的具有二次錐角的光纖光鑷探針(專利號(hào)：CN109212667A)中，是對(duì)光纖采用二次腐蝕獲得在一定范圍可控的二次錐角，能夠提高捕獲范圍與捕獲效率。

但是上述所述的光纖光鑷制備過(guò)程的工藝難度和工作效率不能同時(shí)滿足要求，如一種基于波分復(fù)用技術(shù)的單光纖光鑷(專利號(hào)：CN109254346B)和一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷(專利號(hào)：CN104698532A)，發(fā)明中的光纖光鑷的制作工藝簡(jiǎn)單，但是只能實(shí)現(xiàn)軸向上或者光纖尖前方的細(xì)胞捕獲和位置調(diào)整，應(yīng)用范圍有限。而一種捕獲位置橫向可調(diào)的單光纖光鑷(專利號(hào)： CN103996423A)和用二步法制備的具有二次錐角的光纖光鑷探針(專利號(hào)： CN109212667A)是采用化學(xué)腐蝕形成光纖探針，濃度比難以控制使得錐角的度數(shù)不易控制，極有可能出現(xiàn)誤差。

本發(fā)明提出的一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)是增強(qiáng)光纖側(cè)面倏逝場(chǎng)的有效方法。該發(fā)明中采用特殊工藝改變彎曲錐的曲率半徑，能夠增強(qiáng)光纖側(cè)面的倏逝場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)在光纖側(cè)面進(jìn)行多細(xì)胞的穩(wěn)定捕獲。與在先技術(shù)相比，采用鳥(niǎo)喙形光纖光鑷，能夠擴(kuò)大細(xì)胞捕獲的范圍，提高捕獲效率，并且可以結(jié)合細(xì)胞拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)對(duì)細(xì)胞特性進(jìn)行檢測(cè)，有助于科研和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)，包括鳥(niǎo)喙形光纖探針、940nm激光器、三維調(diào)節(jié)架、“凸”字形的樣品凹槽、拉曼激光源、拉曼檢測(cè)器以及含倒置顯微鏡在內(nèi)的顯微成像系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的在于提供一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)，所述光纖光鑷可用于多細(xì)胞的穩(wěn)定捕獲。

本發(fā)明提供了一種具有穩(wěn)定捕獲功能的環(huán)纖芯鳥(niǎo)喙形光纖光鑷系統(tǒng)，所述光纖光鑷是前端為鳥(niǎo)喙形的光纖探針。