微透镜芯片在颗粒追踪中的用途制造技术

公开了微透镜芯片在颗粒追踪中的用途

【技术实现步骤摘要】
微透镜芯片在颗粒追踪中的用途


[0001]本申请涉及光学成像领域，更具体涉及微透镜芯片在颗粒追踪中的用途
。

技术介绍

[0002]颗粒追踪技术通过探测颗粒
(
如细胞
、
纳米颗粒
、
脂质体
、
外泌体
、
细菌
、
病毒
、
分子
、
荧光分子
、
量子点
、
细胞器和核酸等
)
的光学信号
(
透射光
、
散射光
、
量子点发光或荧光等
)
从而成像和定位颗粒并记录其轨迹，进而获取该颗粒的动态信息
。
该动态信息不仅反映了被观察或被追踪颗粒的扩散常数和流体力学半径等，而且对于深入了解在纳米尺度发生的各种物理
、
化学和生物现象背后的复杂机制也至关重要
。
[0003]现有的颗粒追踪技术在很大程度上依赖于对颗粒的光学检测
。
为了检测到颗粒尽可能小的光学信号，这些颗粒追踪技术对光学系统提出了很高的要求
。
基于光学显微镜
(
如暗场显微镜
、
相差显微镜
、
散射干涉显微镜和表面等离子体共振成像显微镜
)
的颗粒追踪技术需要专用的显微镜配置
、
高数值孔径镜头
、
具有强照明功率
(r/>通常为1–
10kW/cm2)
以及高度稳定的激光源和高灵敏的光学探测器
。
这使得显微镜系统光路复杂且昂贵，并且在某些情况下需要利用软件进行精细的图像处理
。
基于表面等离子体增强的颗粒追踪技术需要特定的纳米光子结构和复杂的近场配置，同样存在光学系统复杂昂贵的问题
。
[0004]所有的这些限制使得纳米颗粒追踪仪器具有价格昂贵
、
体积大和使用复杂等缺点，让获取和推广这些技术具有挑战性
。
此外，这些缺点还阻碍了该技术在其他领域
(
例如传感和即时诊断等
)
的应用
。

技术实现思路

[0005]在一方面，本申请提供了一种颗粒追踪装置，包括微透镜芯片
。
[0006]在一方面，本申请提供了一种颗粒追踪方法，包括通过微透镜芯片进行颗粒追踪
。
[0007]在一方面，本申请提供了一种颗粒追踪方法，包括通过本申请的颗粒追踪装置进行颗粒追踪
。
[0008]在一方面，本申请提供了微透镜芯片在颗粒追踪中的用途
。
[0009]在一方面，本申请提供了微透镜芯片在通过本申请的颗粒追踪装置进行颗粒追踪中的用途
。
[0010]在一方面，本申请提供了微透镜芯片在通过本申请的颗粒追踪方法进行颗粒追踪中的用途
。
[0011]在一方面，本申请提供了微透镜芯片在通过本申请的颗粒追踪装置以本申请的颗粒追踪方法进行颗粒追踪中的用途
。
[0012]在一方面，本申请提供了一种颗粒追踪装置的制备方法，包括制备微透镜芯片
。
[0013]本申请的微透镜芯片中，微透镜的直径为
30
–
400
微米，更特别是
35
–
350
微米，更特别是
40
–
300
微米，更特别是
45
–
250
微米，更特别是
50
–
200
微米，更特别是
55
–
150
微米，更特别是
60
–
120
微米
。
[0014]在一些实施方式中，本申请的微透镜芯片中的微透镜可以实现更高的定位精度，从而能够更为有效地监测空间变化更小的生化过程
。
在一些实施方式中，本申请的微透镜在时间分辨率为1毫秒时颗粒的定位精度小于或等于
4.0
纳米，特别是小于或等于
3.7
纳米，特别是小于或等于
3.5
纳米，特别是小于或等于
3.0
纳米
。
[0015]在一些实施方式中，本申请的微透镜芯片中的微透镜可以实现更高的时间分辨率，从而能够更为有效地监测更快的生化过程
、
或追踪运动速度更快的颗粒
。
在一些实施方式中，本申请的微透镜在颗粒定位精度要求小于4纳米时的时间分辨率小于或等于
1.00
毫秒，特别是小于或等于
0.90
秒，特别是小于或等于
0.80
毫秒，特别是小于或等于
0.50
毫秒
。
[0016]在一些实施方式中，本申请的微透镜芯片中的微透镜，具有较高的可调节焦距范围，有利于溶液中更大范围内的颗粒的追踪效果
。
[0017]在一些实施方式中，本申请的微透镜芯片中的微透镜，汇聚光线的能力更强，并可以实现明显的光学信号增强，大幅提高了颗粒的光学信号
、
以及物镜所接收到的光学信号，得以降低了对光学系统的要求；从而降低了光学系统的复杂度和成本，克服了颗粒追踪技术光学系统复杂昂贵的缺点
。
[0018]在一些实施方式中，本申请的颗粒追踪装置结构简单，成本低，稳定性好；本申请的颗粒追踪方法简单，成本低，稳定性好
。
附图说明
[0019]图1为本申请的一些实施方式中，颗粒追踪装置的结构示意图
。
[0020]图
2A
和图
2B
为本申请的一些实施方式中，微透镜芯片的结构示意图
。
图
2C
为本申请的一些实施方式中，制备微透镜芯片的各步骤示意图
。
[0021]图3为本申请的一些实施方式中，微透镜观察颗粒的示意图
。
[0022]图
4A、
图
4B、
和图
4C
分别为3微米
、22
微米和
73
微米的微透镜以不同焦距范围对溶液中的颗粒进行成像的结果，其中的每一个图片下方的数值为焦距
。
图
4D
为3微米
、22
微米和
73
微米的微透镜的可调节焦距范围
。
[0023]图
5A
为不同直径的微透镜的聚光能力模拟图
。
图
5B
为不同直径的微透镜的聚光光强
。
[0024]图
6A
为不同直径的微透镜的溶液中颗粒追踪结果
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种颗粒追踪装置，其特征在于，包括：微透镜芯片，其中，所述微透镜芯片包括多个微透镜，且所述微透镜的直径为
30
–
400
微米
。2.
一种颗粒追踪方法，其特征在于，包括：通过微透镜芯片进行颗粒追踪，特别是通过包括所述微透镜芯片的颗粒追踪装置进行颗粒追踪，其中，所述微透镜芯片包括多个微透镜，且所述微透镜的直径为
30
–
400
微米
。3.
微透镜芯片在颗粒追踪中的用途，特别是微透镜芯片在通过颗粒追踪装置进行颗粒追踪中的用途，或特别是微透镜芯片在通过颗粒追踪方法进行颗粒追踪中的用途，更特别是通过颗粒追踪装置以颗粒追踪方法进行颗粒追踪中的用途，其特征在于，所述微透镜芯片包括多个微透镜，且所述微透镜的直径为
30
–
400
微米
。4.
一种颗粒追踪装置的制备方法，其特征在于，包括制备微透镜芯片，其中，所述微透镜芯片包括多个微透镜，且所述微透镜的直径为
30
–
400
微米
。5.
如权利要求1–4任一所述的装置
、
方法
、
或用途，其特征在于，所述微透镜的直径为
35
–
350
微米，特别是
40
–
300
微米，特别是
45
–
250
微米，特别是
50
–
200
微米，特别是
55
–
150
微米，更特别是
60
–
120
微米
。6.
如权利要求1–5任一所述的装置
、
方法
、
或用途，其特征在于，所述微透镜在时间分辨率为1毫秒时颗粒的定位精度小于或等于
4.0
纳米，特别是小于或等于
3.7
纳米，特别是小于或等于
3.5
纳米，特别是小于或等于
3.0
纳米；且
/
或所述微透镜在颗粒定位精度要求小于4纳米时的时间分辨率小于或等于
1.00
毫秒，特别是小于或等于
0.90
秒，特别是小于或等于
0.80
毫秒，特别是小于或等于
0.50
毫秒
。7.
如权利要求1–6任一所述的装置
、
方法
、
或用途，其特征在于，所述微透镜芯片还包括：基底，其中所述微透镜设置于所述基底上；以及涂覆层，设置于所述基底上并围绕所述微透镜；或所述的制备所述微透镜芯片包括：设置基底；将所述微透镜设置于所述基底上；以及将涂覆层设置于所述基底上并使得所述涂覆层围绕所述微透镜；可选地，所述基底为透明基底，特别是透明玻璃基底；可选地，各个所述微透镜以六方堆积排列在所述基底之上的平面上；可选地，所述涂覆层包括高分子材料，特别是高分子树脂材料，更特别是聚二甲基硅氧烷或环氧树脂，更特别是聚二甲基硅氧烷，或由其组成
。8.
如权利要求1–7任一所述的装置
、
方法
、
或用途，其特征在于，所述微透镜包括介电材料，特别是钛酸钡，或由其组成；可选地，所述微透镜为球面微透镜；可选的，所述微透镜为球型微透镜；可选的，所述微透镜为半球型微透镜；
可选地，所述微透镜为圆柱透镜；可选地，所述微透镜为非球面微透镜，特别是椭球面微透镜
、
抛物面微透镜或双曲面微透镜；可选地，所述微透镜的折射率为

【专利技术属性】
技术研发人员：杨慧，张鹏程，张翊，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：