一种可协同操作的光镊微结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可协同操作的光镊微结构，包括两个或两个以上的光镊微结构，各光镊微结构包括：第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部和多个连接杆，所述第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部依次通过各连接杆连接；所述第一球体、第二球体均通过光镊进行驱动，所述第一操纵部、第二操纵部均用于搬运微尺度物体。本实用新型专利技术通过光刻胶材料，制成了一种结构简单、适合多光镊操纵的可协同操作的光镊微结构，其可以通过全息多光镊装置进行操纵，计算机程序辅助进行控制，尤其适合于搬运液体环境中的长条形微尺度物体，可实现物体的平稳搬运和旋转，是一种理想的微尺度物体操纵工具。

A Cooperative Operating Optical Tweezers Microstructure

The utility model provides a cooperative optical tweezers micro-structure, which comprises two or more optical tweezers micro-structures. Each optical tweezers micro-structure includes: the first manipulation part, the first sphere, the second manipulation part and a plurality of connecting rods. The first manipulation part, the first sphere, the second sphere and the second manipulation part are connected through each connecting rod in turn. The second sphere is driven by optical tweezers. The first and second control parts are used to carry micro-scale objects. The utility model manufactures a simple and cooperative optical tweezers micro-structure through photoresist material, which is suitable for multi-optical tweezers manipulation. The micro-structure can be manipulated by holographic multi-optical tweezers device and controlled by computer program. It is especially suitable for carrying long strip micro-scale objects in liquid environment, and can realize smooth handling and rotation of objects. It is an ideal micro-ruler. Degree object control tool.

【技术实现步骤摘要】
一种可协同操作的光镊微结构
本技术涉及微操作领域，尤其是一种可协同操作的光镊微结构，可用于操作液体环境中几微米到几十微米大小的长条形物体，实现物体的搬运和旋转。
技术介绍
利用一束高会聚激光形成的光学势阱可实现生物微粒、胶体颗粒等微尺度物体的捕获，被人们形象地称为“光镊”。自1986年专利技术以来，光镊在生物、医学、物理、材料等领域得到了广泛的应用。但是，单光镊在某一时刻只能操作一个物体，随着应用的逐步深入，其局限日益凸显，因此，人们开始寻求可同时产生和控制多个光镊的多光镊技术。全息光镊主要采用液晶空间光调制器，通过计算机程序控制空间光调制器实现对光场的调制，振幅和相位分布经过调制的光束传输到物镜，可在不同位置形成多个光镊。通过刷新程序和空间光调制器，可对多个光镊的位置进行单独控制，进而实现对多个物体的同时操作。但传统的高斯光光镊尚有一些局限性没有很好地克服，比如：1.光镊利用激光透过物体发生折射时的梯度力来捕获物体，因此只能用于操作透明物体；2.高斯光光镊难以产生和控制角动量，因为难以用于长条形物体的平稳搬运和旋转。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可协同操作的光镊微结构，利用多光镊对两个或两个以上的光镊微结构进行协同操作，可实现对长条形微尺度物体的平稳搬运和旋转。本技术是这样实现的：一种可协同操作的光镊微结构，包括两个或两个以上的光镊微结构，各光镊微结构包括：第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部和多个连接杆，所述第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部依次通过各连接杆连接；所述第一球体、第二球体均通过光镊进行驱动，所述第一操纵部、第二操纵部均用于搬运微尺度物体。作为本技术的进一步改进，所述第一操纵部、第一球体、第二球体与第二操纵部的中心连线为直线。作为本技术的进一步改进，所述第一操纵部、第二操纵部为矩形推板，并且所述矩形推板垂直于所述第一操纵部、第一球体、第二球体与第二操纵部的中心连线。作为本技术的进一步改进，各连接杆均为方形杆。作为本技术的进一步改进，所述矩形推板为5*5μm的正方形，矩形推板的板厚度为1μm；所述方形杆为1*1μm的正方形。作为本技术的进一步改进，所述连接杆包括连接第一操纵部、第一球体的第一连接杆，连接第一球体、第二球体的第二连接杆，以及连接第二球体与第二操纵部的第三连接杆；第一连接杆、第二连接杆分别嵌入第一球体的两端，第二连接杆、第三连接杆分别嵌入第二球体的两端。作为本技术的进一步改进，所述第一球体、第二球体的直径为4μm，第一操纵部至第一球体的球心距离为5μm，第一球体的球心至第二球体的球心距离为7μm，第二操纵部至第二球体的球心距离为5μm。作为本技术的进一步改进，各光镊微结构的材料为IP-L780光刻胶，并通过全息多光镊装置进行操作。作为本技术的进一步改进，通过两个或两个以上光镊微结构协同操作，完成液体环境中的长条形微尺度物体的搬运。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过光刻胶材料，制成了一种结构简单、适合多光镊操纵的可协同操作的光镊微结构，其可以通过全息多光镊装置进行操纵，计算机程序辅助进行控制，尤其适合于搬运液体环境中的长条形微尺度物体，可实现物体的平稳搬运和旋转，是一种理想的微尺度物体操纵工具。附图说明图1是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构（单个光镊微结构）的立体结构示意图。图2是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构（单个光镊微结构）的正视图。图3是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构（单个光镊微结构）的左视图。图4是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构（两个光镊微结构）的立体结构示意图。图5是本技术提供的一种全息光镊装置的工作过程示意图。图6是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构的第一种操作方案示意图。图7是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构的第一种操作方案的受力分析侧视图。图8是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构的第一种操作方案的受力分析俯视图。图9是本技术提供的一种可协同操作的光镊微结构的第二种操作方案示意图。附图标记说明：100-光镊微结构，1-第一操纵部，2-第一球体，3-第二球体，4-第二操纵部，5-第一连接杆，6-第二连接杆，7-第三连接杆，201-激光器，202-扩束器，203-透镜，204-反光镜，205-空间光调制器，206-二向色性反射镜，207-物镜，208-显微镜载物台，209-照明灯，210-计算机，211-CCD图像传感器，300-长条细胞。具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本技术进一步说明。实施例1如图1-4所示的一种可协同操作的光镊微结构，包括两个或两个以上的光镊微结构100，各光镊微结构100包括：第一操纵部1、第一球体2、第二球体3、第二操纵部4和多个连接杆，所述第一操纵部1、第一球体2、第二球体3、第二操纵部4依次通过各连接杆连接；所述第一球体2、第二球体3均通过光镊进行驱动，所述第一操纵部1、第二操纵部4均用于搬运微尺度物体，尤其是液体环境中的长条形微尺度物体的平稳搬运（如长条细胞）。使用时，利用光镊装置形成多个三维梯度光阱，分别作用于上述两个或两个以上的光镊微结构100的其中一个球体上，由于光具有动量，因此球体可以在光镊装置的驱动下发生位置变化，带动操纵部移动，对微尺度物体进行操纵。采用上述的光镊微结构，其结构简单，由于具有两个可以驱动的球体，因此可以轻易改变整个光镊微结构的受力方向，从而灵活操纵两个操纵部。优选的，所述第一操纵部1、第一球体2、第二球体3与第二操纵部4的中心连线为直线。优选的，所述第一操纵部1、第二操纵部4为矩形推板，并且所述矩形推板垂直于所述第一操纵部1、第一球体2、第二球体3与第二操纵部4的中心连线。采用此技术方案，由于采用了矩形推板，整个光镊微结构不容易侧翻，实现了物体的平稳搬运和旋转。优选的，各连接杆均为方形杆；所述连接杆包括连接第一操纵部1、第一球体2的第一连接杆5，连接第一球体2、第二球体3的第二连接杆6，以及连接第二球体3与第二操纵部4的第三连接杆7；第一连接杆5、第二连接杆6分别嵌入第一球体2的两端，第二连接杆6、第三连接杆7分别嵌入第二球体的两端。各连接杆用于光镊微结构的球体部分和操纵部部分的支撑和连接。上述的光镊微结构的尺寸优选如下：所述矩形推板为5*5μm的正方形，矩形推板的板厚度为1μm；所述方形杆为1*1μm的正方形。所述第一球体2、第二球体3的直径为4μm，整个光镊微结构的中心连线（不包含矩形推板的厚度）长度为17μm，分别包括：第一操纵部1至第一球体2的球心距离为5μm，第一球体2的球心至第二球体3的球心距离为7μm，第二操纵部3至第二球体4的球心距离为5μm。进一步的，各光镊微结构100的材料为IP-L780光刻胶。光刻胶是指一大类具有光敏化学作用（或对电子能量敏感）的高分子聚合物材料；又叫抗蚀剂，也叫光阻剂，英文名称为resist。采用IP-L780光刻胶制成的光镊微结构，对全息多光镊装置发射的高斯光更加敏感；基于双光子激光直写技术制备，从而提高本技术的成品精度。采用上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可协同操作的光镊微结构，其特征在于，包括两个或两个以上的光镊微结构，各光镊微结构包括：第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部和多个连接杆，所述第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部依次通过各连接杆连接；所述第一球体、第二球体均通过光镊进行驱动，所述第一操纵部、第二操纵部均用于搬运微尺度物体。

【技术特征摘要】
1.一种可协同操作的光镊微结构，其特征在于，包括两个或两个以上的光镊微结构，各光镊微结构包括：第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部和多个连接杆，所述第一操纵部、第一球体、第二球体、第二操纵部依次通过各连接杆连接；所述第一球体、第二球体均通过光镊进行驱动，所述第一操纵部、第二操纵部均用于搬运微尺度物体。2.根据权利要求1所述的可协同操作的光镊微结构，其特征在于，所述第一操纵部、第一球体、第二球体与第二操纵部的中心连线为直线。3.根据权利要求2所述的可协同操作的光镊微结构，其特征在于，所述第一操纵部、第二操纵部为矩形推板，并且所述矩形推板垂直于所述第一操纵部、第一球体、第二球体与第二操纵部的中心连线。4.根据权利要求3所述的可协同操作的光镊微结构，其特征在于，各连接杆均为方形杆。5.根据权利要求4所述的可协同操作的光镊微结构，其特征在于，所述矩形推板为5*5μm的正方形，矩形推板的板厚度为1μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松钰，胡瑞丰，谢恒，董晓斌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44