JP2017078832A - 微粒子捕捉方法及び光ピンセット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製の微粒子であっても捕捉可能となる光ピンセット技術を用いた微粒子捕捉方法、及び光ピンセット装置を提供する。【解決手段】レーザー光Ｌ１，Ｌ２をレンズ２８により集光させ、レーザー光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｑ１，Ｑ２に近づけた微粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた微粒子捕捉方法である。光透過性を有する第一微粒子を正負の一方に帯電させ、第一微粒子よりも光透過性の低い第二微粒子を正負の他方に帯電させる。レンズ２８によって集光点Ｑ１，Ｑ２に集光させたレーザー光Ｌ１，Ｌ２により第一微粒子を捕捉し、捕捉した第一微粒子との間で生じるクーロン力により第二微粒子を捕捉する。【選択図】 図１

Description

本発明は、微粒子捕捉方法及び光ピンセット装置に関する。

例えば１μｍ程度の微粒子を捕捉し、更には移動させる技術として光ピンセット技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。光ピンセット技術は、レーザー光をレンズにより集光させ、集光点に近づけた微粒子に作用する光圧力によってこの微粒子を捕捉することができる。この光ピンセット技術では、微粒子とその周囲との間に屈折率の差があり、微粒子に作用する光圧力の合力が集光点に向くことで微粒子を捕捉し続けることが可能となる。

このような光ピンセット技術によって微粒子を捕捉するためには、微粒子が光透過性（レーザー光透過性）を有しており、また、微粒子の屈折率（ｎ２）がその周囲の屈折率（ｎ１）よりも大きい（ｎ２＞ｎ１）ことが必要とされている。

特開２００６−２３５３１９号公報

従来の光ピンセット技術では、扱う微粒子として光透過性を有するものを対象としているが、光透過性を有していない微粒子、例えば、金属製の微粒子についても捕捉及び移動させることを要する場合がある。例えば、ミクロ的な金属物質の摩擦力や弾性力等の物理計測を行う際に、このような金属製である微粒子を捕捉し移動させる必要がある。

従来の光ピンセット技術では、金属製の微粒子を捕捉しようとしても、レーザー光を集光した際に発生する光圧力が集光点から離れる方向となるため、つまり金属製の微粒子は集光点に対して反発するため捕捉不能となる。そこで、従来では、少なくとも４本のレーザー光を用い、これらレーザー光の集光点により金属製の微粒子を囲むことで捕捉しようとする技術がある。しかし、微粒子は各集光点に対して反発することから微粒子の位置制御が困難であり、また、捕捉した微粒子を移動させるためには、少なくとも４本のレーザー光を同時に操作する必要があり、その操作は非常に困難となる。

そこで、本発明は、例えば金属製の微粒子であっても捕捉可能となる光ピンセット技術を用いた微粒子捕捉方法、及び光ピンセット装置を提供することを目的とする。

本発明の微粒子捕捉方法は、レーザー光をレンズにより集光させ、当該レーザー光の集光点に近づけた微粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた微粒子捕捉方法であって、光透過性を有する第一微粒子を正負の一方に帯電させ、前記第一微粒子よりも光透過性の低い第二微粒子を正負の他方に帯電させ、前記レンズによって集光点に集光させたレーザー光により前記第一微粒子を捕捉し、捕捉した前記第一微粒子との間で生じるクーロン力により前記第二微粒子を捕捉する。

この微粒子捕捉方法によれば、第二微粒子が例えば金属製の微粒子であっても、光透過性を有する第一微粒子を正負の一方に帯電させ、この金属製の微粒子（第二微粒子）を正負の他方に帯電させることで、レンズによる集光点に近づけて捕捉した第一微粒子との間で生じるクーロン力により、金属製の微粒子（第二微粒子）を捕捉することが可能となる。

また、前記微粒子捕捉方法において、複数の前記第一微粒子それぞれを正負の一方に帯電させ、レーザー光を異なる集光点それぞれで集光させ、異なる前記集光点それぞれに集光させたレーザー光により複数の前記第一微粒子を分けて捕捉し、捕捉した複数の前記第一微粒子それぞれとの間で生じるクーロン力により前記第二微粒子を捕捉するのが好ましい。
この場合、例えば、異なる二つの集光点で集光させたレーザー光により二つの第一微粒子を分けて捕捉し、これら捕捉した二つの第一微粒子によって、これらの間に位置する第二微粒子の捕捉が可能となる。これにより、第二微粒子の捕捉力が高まり、第二微粒子の操作の自由度を増やすことができる。

また、前記第一微粒子は前記第二微粒子よりも体積が大きいのが好ましい。例えば、第一微粒子と第二微粒子とが同じ電荷を有しており、第一微粒子が第二微粒子よりも体積が大きい場合、同じ体積の場合よりも、第一微粒子同士をその体積差分離すことができる。これによってそれぞれの微粒子同士の接触を避けることができる。

また、本発明の光ピンセット装置は、レーザー光を出射する光源と、前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、前記光源と前記レンズとの間に設けられ所定の第一位置を前記光源からのレーザー光の集光点とするための光学手段と、を備え、前記光学手段によって前記第一位置に集光させた前記レーザー光により、光透過性を有し正負の一方に帯電させた第一微粒子を捕捉し、正負の他方に帯電させた第二微粒子を、前記第一微粒子との間で生じるクーロン力により前記第一位置とは異なる第二位置で捕捉する構成である。

この光ピンセット装置によれば、第二微粒子が例えば金属製の微粒子であっても、光透過性を有する第一微粒子を正負の一方に帯電させ、この金属製の微粒子（第二微粒子）を正負の他方に帯電させることで、レンズの集光点（第一位置）に近づけて捕捉した第一微粒子との間で生じるクーロン力により、金属製の微粒子（第二微粒子）を第一位置とは異なる第二位置で捕捉することが可能となる。

また、前記光学手段は、前記光源からのレーザー光を分光する光学器を含み、前記光学器により分光した複数のレーザー光それぞれを異なる第一位置に集光させるのが好ましい。
この場合、複数に分光したレーザー光によって複数の集光点が得られ、これら集光点において複数の第一微粒子を分けて捕捉し、捕捉した複数の第一微粒子それぞれとの間で生じるクーロン力により第二微粒子を捕捉することができる。つまり、複数の集光点において複数の第一微粒子を分けて捕捉するが、光源は一つで済む。

本発明によれば、光ピンセット技術を用いて、例えば金属製である微粒子を捕捉することが可能となる。

光ピンセット装置の全体構成を説明する説明図である。 光学手段、レンズ、及び保持部材の説明図である。 保持部材に保持されている微粒子の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、光ピンセット装置１の全体構成を説明する説明図である。光ピンセット装置１は、レーザー光用の光源１０、導光手段(２１〜２７)、光学手段４０、第一レンズ２８、照明用の光源３０、第二レンズ３１、装置ベース４５、ステージ４６、駆動手段４８、撮像手段５０、及び制御手段６０を含む。

この光ピンセット装置１では、後にも説明するが、作業床に固定状態にある装置ベース４５に対してステージ４６が駆動手段４８によって移動可能として構成されており、その他の機器である光源１０、レンズ２８、撮像手段５０等は装置ベース４５に固定状態として設けられており、これらは装置ベース４５に対して移動しない。

レーザー光用の光源１０は、レーザー光（レーザービーム）Ｌを出射するレーザー装置であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第一波長のレーザー光Ｌを出射する。このレーザー光Ｌに基づく光ピンセット技術によって、ステージ４６に搭載されている保持部材（例えばプレパラート）４７に保持されている微粒子が捕捉される（光トラップされる）。

導光手段(２１〜２７)は、光源１０から出射させたレーザー光Ｌを、光学手段４０へと導くためのものである。導光手段(２１〜２７)を順に説明する。
第一反射ミラー２１は、光源１０からのレーザー光Ｌを反射して第一絞り２２へ入射させる。第一絞り２２は、入射したレーザー光Ｌの径を絞って第一コリメートレンズ２３へ出射する。第一コリメートレンズ２３は、レーザー光Ｌの径を拡大して第二コリメートレンズ２４へ出射する。第二コリメートレンズ２４は、径が拡大されたレーザー光Ｌを平行光に変換して第二絞り２５へ出射する。第二絞り２５は、平行光とされたレーザー光Ｌの径を絞って第一ミラー２６に向けて出射する。第一ミラー２６は、入射するレーザー光Ｌを第二ミラー２７に向けて反射する。第二ミラー２７は、入射するレーザー光Ｌを光学手段４０に向けて反射する。

光学手段４０は、光学器４０ａとして、例えば音響光学変調器（ＡＯＭ）を含む構成であり、光学器（音響光学変調器）４０ａは、第二ミラー２７から入射するレーザー光Ｌを複数のレーザー光に分ける機能を有している。本実施形態では、光学器４０ａは、制御手段６０からの制御信号に基づいて、入射する単一のレーザー光Ｌを二つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２に分ける。そして、図２に示すように、これらレーザー光Ｌ１，Ｌ２は共に第一レンズ２８に入射する。図２は、光学手段４０、レンズ２８、及び保持部材４７の説明図である。

第一レンズ２８は、光学手段４０から入射する一方のレーザー光Ｌ１を保持部材４７に設定される（一つ目の）焦点位置に向けて集光し、また、光学手段４０から入射する他方のレーザー光Ｌ２を保持部材４７に設定される別の（二つ目の）焦点位置に向けて集光する。このように分光された一方のレーザー光Ｌ１が集光する位置が第一集光点Ｑ１となり、分光された他方のレーザー光Ｌ２が集光する位置が第二集光点Ｑ２となる。

図１において、照明用の光源３０は例えばＬＥＤ照明であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第二波長の照明光Ｓを出射する。この照明光Ｓは、保持部材４７に保持されている微粒子の状態を観測する撮像手段５０のための照明となる。第二レンズ３１は、照明用の光源３０から出射させた照明光Ｓを、集光点Ｑ１，Ｑ２を含む領域に集光する。

ステージ４６は、微粒子を保持する保持部材４７を搭載する。保持部材４７には、流体、及び、この流体に含まれ捕捉の対象とする微粒子が保持されている。また、この流体には、捕捉の対象としない微粒子が含まれていてもよい。本実施形態では、前記流体は液体である。なお、この流体の屈折率（ｎ１）は、微粒子の屈折率（ｎ２）よりも小さい（ｎ１＜ｎ２）。

ステージ４６は、前後、左右、上下に移動可能として支持されており、駆動手段４８がステージ４６を前後、左右、上下に移動させる。図１では、前後方向、左右方向、及び上下方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向として示している。駆動手段４８は、制御手段６０からの制御信号に基づいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の少なくとも一方向にステージ４６を移動させ、保持部材４７を同方向に移動させる。駆動手段４８は、例えばピエゾ素子を用いたアクチュエータからなる。

このように、図１に示す光ピンセット装置１では、レンズ２８を移動させないことから（駆動手段４８によって）集光点Ｑ１，Ｑ２（レンズ２８）は移動せず、この結果、この集光点Ｑ１，Ｑ２に近づいて捕捉される微粒子は（駆動手段４８によって）移動しない。これに対して、駆動手段４８によってステージ４６が保持部材４７と共に移動することから、前記集光点Ｑ１，Ｑ２に近づいて捕捉される微粒子に対して、その周囲の流体（及びこの流体に含まれる捕捉されていない微粒子）が移動することとなる。
なお、図１に示す形態とは異なって、ステージ４６は固定であり、レンズ２８の焦点（集光点Ｑ１，Ｑ２）が移動する構成であってもよい。
また、本実施形態では、光学手段４０が音響光学変調器からなるので、この光学手段（音響光学変調器）４０によって集光点Ｑ１，Ｑ２の位置を変化させてもよい。すなわち、この音響光学変調器に作用させる電圧を変化させることでレンズ２８におけるレーザー光Ｌ１，Ｌ２の入射位置を変更させ、これにより集光点Ｑ１，Ｑ２を移動させ、この集光点Ｑ１，Ｑ２に近づいて捕捉される微粒子を移動させてもよい。

撮像手段５０は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラであり、集光点Ｑ１，Ｑ２及びその周囲を含む領域を撮像する。撮像手段５０は、撮像して得た画像データを制御手段６０に出力する。
制御手段６０は、例えばパーソナルコンピュータであり、前記のとおり各制御信号を出力し、また、撮像手段５０から画像データを取り込む。

本実施形態の光ピンセット装置１は、前記のように構成されているが、例えば導光手段(２１〜２７)は他の構成であってもよい。すなわち、本発明の光ピンセット装置１は（図１参照）、レーザー光Ｌを出射する光源１０と、この光源１０からのレーザー光Ｌを集光させるレンズ２８と、光源１０とレンズ２８との間の一部に設けられている光学手段４０とを備えている。そして、図２に示すように、光学手段４０は、所定の位置（第一位置Ｐ１−１，Ｐ１−２）を光源１０からのレーザー光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｑ１，Ｑ２とする。光学手段４０によって第一位置Ｐ１−１，Ｐ１−２に集光させたレーザー光Ｌ１，Ｌ２により、光透過性を有し負に帯電させた第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を捕捉する（光トラップする）。そして、この光ピンセット装置１は、正に帯電させた第二微粒子Ｃ２を、負に帯電させた第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２との間で生じるクーロン力により、第一位置Ｐ１−１，Ｐ１−２とは異なる第二位置Ｐ２で捕捉するように構成されている。

更に、本実施形態では、前記のとおり、光学手段４０は、光源１０からのレーザー光Ｌを分光する光学器４０ａとして音響光学変調器を含んでおり、この光学器（音響光学変調器）４０ａにより分光した複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２それぞれを相互異なる第一位置Ｐ１−１，Ｐ１−２に集光させている構成である。
このため、複数に分光したレーザー光Ｌ１，Ｌ２によって複数の集光点Ｑ１，Ｑ２が得られ、これら集光点Ｑ１，Ｑ２において複数の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を分けて捕捉し、捕捉した複数の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２それぞれとの間で生じるクーロン力により第二微粒子Ｃ２を捕捉することができる。つまり、複数の集光点Ｑ１，Ｑ２において複数の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を分けて捕捉するが、光源１０、及びレンズ２８は一つで済み、光ピンセット装置１の構成の簡素化が図れる。また、前記音響光学変調器によれば、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を光トラップして同時に操作することができる。

なお、光学手段４０は音響光学変調器以外の別の手段から構成されていてもよく、各種導光手段を組み合わせて得られる構成であってもよい。また、光源１０、及びこの光源１０からのレーザー光Ｌを集光させるレンズ２８についても複数設けられていてもよく、これらにより複数の集光点を得る構成であってもよい。

〔微粒子捕捉方法について〕
以上の構成を備えた光ピンセット装置１によって実行される微粒子捕捉方法について説明する。
図３は、保持部材４７に保持されている微粒子の説明図である。保持部材４７に、負（マイナス）に帯電させた第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２と、正（プラス）に帯電させた第二微粒子Ｃ２とを混入させている。本実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２は樹脂製の微粒子であり、光透過性（レーザー光透過性）を有している。これに対して、第二微粒子Ｃ２は金属製の微粒子であり、光透過性（レーザー光透過性）を有していない。
また、これら微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２は、液体Ｗ中に保持されている。つまり、本実施形態では、保持部材４７に液体Ｗが保持されており、この液体Ｗの中に微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２が存在している。

樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を負に帯電させる方法（一例）は、次のとおりである。例えば、コロナ帯電法とすることができ、コロナ放電により電離されたマイナス（負）イオンを対象物に放出することによって帯電させる方法とすることができる。なお、ここでの帯電は、非接触式とするのが好ましい。
また、金属製の第二微粒子Ｃ２を正に帯電させる方法（一例）は、次のとおりである。例えば、コロナ放電法とすることができる。なお、ここでは、非接触式とする以外に接触式の方法も採用できる。例えば、同じ金属の板を対象物に接触させ電圧を印加させることで電子の移動が生じ、前記板と対象物とを離すことで帯電させる方法であってもよい。

図２において、前記のとおり、光学手段４０は、光源３０側からのレーザー光Ｌを分光する光学器４０ａとして音響光学変調器を含む構成であり、この光学器（音響光学変調器）４０ａは、入射する単一のレーザー光Ｌを二つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２に分ける。これらレーザー光Ｌ１，Ｌ２は単一のレンズ２８に入射し、レンズ２８によりそれぞれ異なる集光点Ｑ１，Ｑ２で集光させる。つまり、一方のレーザー光Ｌ１を第１集光点Ｑ１で集光させ、他方のレーザー光Ｌ２を第１集光点Ｑ１と異なる第２集光点Ｑ２で集光させる。
これにより、第１集光点Ｑ１に一方の第一微粒子Ｃ１−１を近づけて捕捉することができ、第２集光点Ｑ２に他方の第一微粒子Ｃ１−２を近づけて捕捉することができる。

そして、図３に示すように、樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２は、前記のとおり負（マイナス）に帯電していることから、これら第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２の近くに存在し正（プラス）に帯電している金属製の第二微粒子Ｃ２は、クーロン力の吊り合う位置で、これら第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２によって捕捉される。なお、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２それぞれと第二微粒子Ｃ２との間で生じるクーロン力Ｆは、次の式（１）による。

以上のように図１に示す光ピンセット装置１によって行われる微粒子捕捉方法は、レーザー光Ｌをレンズ２８により集光させ、レーザー光の集光点Ｑ１，Ｑ２に近づけた第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を捕捉する光ピンセット技術（光トラップ技術）を用いた方法である。更に、この微粒子捕捉方法は、荷電微粒子間に働く引力を更に用いている。

前記実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を負に帯電させ、第二微粒子Ｃ２を正に帯電させた場合について説明したが、反対であってもよい。つまり、本発明の微粒子捕捉方法は、光透過性を有する第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を正負の一方に帯電させ、第二微粒子Ｃ２を正負の他方に帯電させればよく、これにより、集光点Ｑ１，Ｑ２に集光させたレーザー光Ｌ１，Ｌ２により第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を捕捉し、捕捉したこれら第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２との間で生じるクーロン力により第二微粒子Ｃ２を捕捉する方法である。

この微粒子捕捉方法によれば、第二微粒子Ｃ２が金属製の微粒子であり光透過性を有していなくても、光透過性を有する樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を正負の一方に帯電させ、この金属製の第二微粒子Ｃ２を正負の他方に帯電させることで、レンズ２８による集光点Ｑ１，Ｑ２に近づけて捕捉した樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２との間で生じるクーロン力により、金属製の第二微粒子Ｃ２を捕捉することが可能となる。

そして、本実施形態では、ステージ４６を保持部材４７と共に移動させることで、樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を介して捕捉した金属製の第二微粒子Ｃ２と、その周囲とを相対的に移動させることができる。また、音響光学変調器を含む光学手段４０によって集光点Ｑ１，Ｑ２の位置を変更した場合、これら集光点Ｑ１，Ｑ２に樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を追従させて移動させることができ、そして、これら第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２に追従するように金属製の第二微粒子Ｃ２を移動させることができる。

特に本実施形態では、図２及び図３に示すように、二つの樹脂製の第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２それぞれを負に帯電させており、レーザー光Ｌを異なる集光点Ｑ１，Ｑ２それぞれで集光させている。そして、これら異なる集光点Ｑ１，Ｑ２それぞれに集光させたレーザー光Ｌ１，Ｌ２により、二つの第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を分けて捕捉している。そして、捕捉した二つの第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２それぞれとの間で生じるクーロン力により、金属製の第二微粒子Ｃ２を捕捉している。

このように、異なる二つの集光点Ｑ１，Ｑ２で集光させたレーザー光Ｌ１，Ｌ２により二つの第二微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を分けて捕捉し、これら捕捉した二つの第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２によって、これらの間に位置する第二微粒子Ｃ２の捕捉が可能となる。これにより、第二微粒子Ｃ２の捕捉力が高まり、第二微粒子Ｃ２の操作（位置制御）の自由度を増やすことができる。つまり、第二微粒子Ｃ２を、直線的に移動させるのみならず、二次元的に更には三次元的に捕捉し、二次元的更には三次元的に移動させることが可能となる。

また、本実施形態では、一方の第一微粒子Ｃ１−１と他方の第一微粒子Ｃ１−２とは同じものであり、同じ大きさである。これにより、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２の電荷量（ｑ１）を同じとすることができる。この結果、電場のバランスが崩れるのを防ぐことができ、第二微粒子Ｃ２の捕捉性能を高めることができる。
更に、本実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１（Ｃ１−２）は第二微粒子Ｃ２よりも体積が大きい。例えば、第一微粒子Ｃ１−１（Ｃ１−２）と第二微粒子Ｃ２とが同じ電荷を有しており、第一微粒子Ｃ１−１（Ｃ１−２）が第二微粒子Ｃ２よりも体積が大きい場合、同じ体積の場合よりも、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２同士をその体積差分離すことができる。これによってそれぞれの微粒子同士の接触を避けることができる。

なお、前記実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２は光透過性を有しているのに対して、第二微粒子Ｃ２は光透過性を有していない場合（金属微粒子）を説明したが、第二微粒子Ｃ２は光透過性の低い微粒子であってもよい。光透過性の低い微粒子はレーザー光による捕捉を行いにくくなるが、前記実施形態のように、光透過性の低い微粒子を前記第二微粒子とすることで、捕捉可能となる。つまり、本発明の微粒子捕捉方法は、第二微粒子が、光透過性を有していない場合の他に、第一微粒子よりも光透過性の低い場合においても適用可能である。

また、前記実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２が樹脂製であり、第二微粒子Ｃ２が金属製である場合について説明したが、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２は、光透過性を有していれば樹脂製以外であってもよく例えばガラス製であってもよい。また、第二微粒子Ｃ２は、金属製以外であってもよく例えばセラミックス製であってもよい。
更に、前記実施形態では、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を負（マイナス）に帯電させ、第二微粒子Ｃ２を正（プラス）に帯電させているが、反対であってもよい。第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２が正に帯電しやすいものである場合、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を正に帯電させて第二微粒子Ｃ２を負に帯電させればよく、微粒子における帯電のしやすさに応じて正負を決定すればよい。

また、前記実施形態では、捕捉の対象とする微粒子（Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２）を液中に含ませているが、空中に存在させてもよい。しかし、液中である場合、微粒子を浮遊させるのが容易となり、取り扱いが容易である。
微粒子（Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２）が液中に含まれている場合は特に、レーザー光Ｌを一つとしてもよく、この場合、一つの集光点に単一の第一微粒子を捕捉することができ、そして、この第一微粒子と第二微粒子とがある程度離れた位置であって、第二微粒子が第一微粒子に接近する方向の（液体による）抵抗力とクーロン力による引力とが釣り合う位置において、第二微粒子を捕捉する（止めておく）ことができる。そして、第一微粒子を一方向（第二微粒子から離れる方向）に直線的に移動させると、第二微粒子はこれに追従して移動することができる。

以上より、前記光ピンセット装置及び微粒子捕捉方法によれば、可及的に少ない本数のレーザー光によって、例えば金属製等の第二微粒子を捕捉することが可能となる。さらに、第二微粒子を非接触非破壊で容易に捕捉することができ、第二微粒子の位置制御が可能となる。
また、ミクロ的な金属物質の摩擦力や弾性力等の物理計測を行う際に、例えば金属製である微粒子を捕捉し移動させる必要があるが、前記光ピンセット装置及び微粒子捕捉方法によればこれが可能となる。

また、前記実施形態では、撮像手段５０によって微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２の様子を撮像することから、その様子を明確とするために、第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２と第二微粒子Ｃ２との内の少なくとも一方を着色するのが好ましい。第一微粒子Ｃ１−１，Ｃ１−２を帯電可能なマイクロカプセルとし、この中に染料や顔料を入れて構成してもよい。

そして、前記光ピンセット装置及び微粒子捕捉方法によれば、図３に示すように微粒子（Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２）によって静電場を作り、例えば、マイクロ電場での帯電粒子の（正又は負の）判別を行ったり、微粒子の大きさや種類の分別を行ったりする技術に適用可能となる。さらに、物質表面の付着物を前記第二微粒子とし、この第二微粒子を物質表面から第一微粒子によって引き剥がす技術に適用可能である。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の光ピンセット装置及び微粒子捕捉方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。

１：光ピンセット装置 １０：レーザー光用の光源 ２８：レンズ
４０：光学手段 ４０ａ：光学器 Ｃ１−１：第一微粒子
Ｃ１−２：第一微粒子 Ｃ２：第二微粒子 Ｌ１：レーザー光
Ｌ２：レーザー光 Ｐ１−１：第一位置 Ｐ２：第二位置
Ｑ１：第一集光点 Ｑ２：第二集光点

Claims (5)

1. レーザー光をレンズにより集光させ、当該レーザー光の集光点に近づけた微粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた微粒子捕捉方法であって、
   光透過性を有する第一微粒子を正負の一方に帯電させ、
   前記第一微粒子よりも光透過性の低い第二微粒子を正負の他方に帯電させ、
   前記レンズによって集光点に集光させたレーザー光により前記第一微粒子を捕捉し、
   捕捉した前記第一微粒子との間で生じるクーロン力により前記第二微粒子を捕捉する、微粒子捕捉方法。
2. 複数の前記第一微粒子それぞれを正負の一方に帯電させ、
   レーザー光を異なる集光点それぞれで集光させ、
   異なる前記集光点それぞれに集光させたレーザー光により複数の前記第一微粒子を分けて捕捉し、
   捕捉した複数の前記第一微粒子それぞれとの間で生じるクーロン力により前記第二微粒子を捕捉する、請求項１に記載の微粒子捕捉方法。
3. 前記第一微粒子は前記第二微粒子よりも体積が大きい、請求項１又は２に記載の微粒子捕捉方法。
4. レーザー光を出射する光源と、
   前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、
   前記光源と前記レンズとの間に設けられ所定の第一位置を前記光源からのレーザー光の集光点とするための光学手段と、を備え、
   前記光学手段によって前記第一位置に集光させた前記レーザー光により、光透過性を有し正負の一方に帯電させた第一微粒子を捕捉し、
   正負の他方に帯電させた第二微粒子を、前記第一微粒子との間で生じるクーロン力により前記第一位置とは異なる第二位置で捕捉する、
   光ピンセット装置。
5. 前記光学手段は、前記光源からのレーザー光を分光する光学器を含み、
   前記光学器により分光した複数のレーザー光それぞれを異なる第一位置に集光させる、請求項４に記載の光ピンセット装置。