JP3474652B2 - 多点レーザトラッピング装置及びその方法 - Google Patents

多点レーザトラッピング装置及びその方法

Info

Publication number
JP3474652B2
JP3474652B2 JP27770594A JP27770594A JP3474652B2 JP 3474652 B2 JP3474652 B2 JP 3474652B2 JP 27770594 A JP27770594 A JP 27770594A JP 27770594 A JP27770594 A JP 27770594A JP 3474652 B2 JP3474652 B2 JP 3474652B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
medium
fine particles
grating
laser light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27770594A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08131820A (ja
Inventor
祐幸 森戸
修司 鹿野
道成 保科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moritex Corp
Original Assignee
Moritex Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moritex Corp filed Critical Moritex Corp
Priority to JP27770594A priority Critical patent/JP3474652B2/ja
Publication of JPH08131820A publication Critical patent/JPH08131820A/ja
Priority to US08/935,308 priority patent/US5935507A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3474652B2 publication Critical patent/JP3474652B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/006Manipulation of neutral particles by using radiation pressure, e.g. optical levitation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/04Acceleration by electromagnetic wave pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒子を含む媒質にレ
ーザ光を照射して、当該媒質中の複数の微粒子を同時に
捕捉配列する多点レーザトラッピング装置及びその方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、媒質に含まれるマイクロメートル
オーダーの微粒子にレーザ光を照射し、その屈折により
受け渡される運動量を微粒子に作用させて微粒子を捕捉
することにより、微粒子の非接触なマニピュレーション
を行なうレーザトラッピングに関する技術が提案されて
おり、高分子物質を分子レベルで操作,加工したり、生
物工学の細胞操作等に応用されている。そして、当初は
レーザ光により媒質中の単一の微粒子を捕捉していた
が、最近では、マッハツェンダー干渉計,ファブリペロ
ー干渉計,マイケルソン干渉計等によりレーザ光の干渉
パターンを媒質上に形成して、媒質中の多数の微粒子を
同時に捕捉する多点レーザトラッピングに関する技術も
提案されている。
【0003】図3は、干渉パターンの形成手段としてマ
ッハツェンダー干渉計を用いた従来の多点レーザトラッ
ピング装置であって、アルゴンレーザ21からプレパラ
ート22に照射されるレーザ光の光路上にマッハツェン
ダー干渉計23が形成されている。 マッハツェンダー
干渉計23は、レーザ光をハーフミラー24で二つに分
け、夫々の光をミラー25,26で反射させた後,夫々
をハーフミラー27に照射し、いずれかのミラーをわず
かに傾けることにより二つの光を干渉させて、レンズ2
8上に干渉パターンが形成され、この干渉パターンがハ
ーフミラー29,レンズ30を介してプレパラート22
上に投影される。
【0004】また、プレパラート22は、スライドガラ
ス31とカバーガラス32の間に微粒子33,33・・
を含む媒質34が充填されており、レーザ光を照射する
ことによりマッハツェンダー干渉計23で形成される干
渉パターンに沿って多数の微粒子33・・が同時に捕捉
配列されるように成されている。なお、35は媒質34
中の微粒子33・・の挙動をモニタするCCDカメラで
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな干渉計23を用いた場合、少なくとも二つのハーフ
ミラー24,27と二つのミラー25,26を使用して
いるため、光強度が減衰してしまうので、アルゴンレー
ザ,YAGレーザ,He−Neレーザ等の出力の高いも
の用いなければならず、装置が大型化し、コストも嵩む
という問題があった。
【0006】また、アルゴンレーザは、スペクトル幅が
狭くコヒーレンス長が50mm程度はあるので、ハーフ
ミラー24で分光して干渉計23を形成できるが、レー
ザダイオードのような小型で安価なレーザは、スペクト
ル幅が広いためコヒーレンス長も数mmと短く、さら
に、マッハツェンダー干渉計23の光学系に用いられて
いるミラー24,25,26,27は微小な振動による
変位にも影響を受けやすいので、実質的に干渉計を形成
することが甚だしく難しいという問題があった。そこ
で、本発明は、レーザダイオードのような小型で出力が
弱くコヒーレンス長の短いレーザ光源を用いても、多数
の微粒子を同時に捕捉配列することができるようにする
ことを技術的課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、レーザ光源から発振されてコリメーショ
ンレンズで平行化されたレーザ光が、ダイクロイックミ
ラーで反射されてコンデンサレンズを通り、微粒子を含
む媒質に照射されて、当該媒質中の複数の微粒子を同時
に捕捉配列する多点レーザトラッピング装置において、
前記媒質上に多点レーザスポットからなる回折パターン
を形成するグレーティングが、コリメーションレンズと
ダイクロイックミラーの間の光路上に配されていること
を特徴とする。
【0008】
【作用】本発明によれば、単一のレーザ光源から照射さ
れたレーザ光が、光路上に配設されたグレーティングに
照射され、そのグレーティングを透過した光により回折
パターンが形成されて多数のレーザスポットが媒質上に
投影されるので、そのレーザスポットにより回折パター
ンに沿って多数の微粒子が同時に捕捉される。このと
き、回折パターンは、レーザ光がその光路上に配された
グレーティングを透過することにより形成されるので、
レーザ光源のコヒーレンス長の長短に拘らず、媒質上に
回折パターンを形成することができる。また、回折パタ
ーンはマスクパターン等のようにレーザ光を遮ることに
より形成されるものではなく、光の回折現象により形成
されるので、光損失が少なく、レーザダイオードのよう
な出力の弱いレーザ光源を用いても、比較的光強度の強
いレーザスポットが得られる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図1は本発明に係る多点レーザトラ
ッピング装置を示す説明図である。
【0010】図中1は、スライドガラス2とカバーガラ
ス3の間に微粒子4,4・・を含む媒質5を充填したプ
レパラート6にレーザ光を照射して、当該媒質5中の複
数の微粒子4・・を同時に捕捉配列する多点レーザトラ
ッピング装置であって、例えば発振波長 830nmのレー
ザダイオード(レーザ光源)7から発振されたレーザ光
が、コリメーションレンズ8で平行化され、ダイクロイ
ックミラー9で反射されて、コンデンサレンズ10を通
って前記プレパラート6に至る光路が形成されている。
【0011】そして、前記光路上のコリメーションレン
ズ8とダイクロイックミラー9の間には、レーザ光を透
過させて、媒質5上に多点レーザスポットからなる所定
の回折パターンを形成するグレーティング11が配さ
れ、回折パターンにより形成された多数のレーザスポッ
トが媒質5上に照射される。このグレーティング11
は、例えば、切削法,フォトレジスト法,ビームエンチ
ング法、光学的ホログラム法、またはこれらを原板とし
たレプリカ法、ホットスタンピング法等の公知の方法に
より作成される。さらに、グラスファイバーを平行に並
べたファイバグレーティングや、マイクロレンズを所定
の配列で並べたマイクロレンズグレーティングも使用で
きる。
【0012】グレーティング11として、例えば、半径
方向に100μmピッチの同心円状の凹凸を形成したも
のを用い、その同心円の中心にレーザ光を照射すると、
図2(a)に示すようにレーザスポットを円形に並べた
回折パターンが形成される。また、直径25μmの屈折
率の高いガラス細線を屈折率の低い接着剤で2枚のガラ
ス板の間に挟んだサンドイッチ構造のいわゆるファイバ
ーグレーティングを用いると、図2(b)に示すように
レーザスポットを直線的に所定間隔で配した回折パター
ンが形成される。
【0013】なお、12はプレパラート6に対してその
下方から可視光波長の照明光を照射する光源、13はプ
レパラート6上の微粒子4・・の挙動を観察するための
CCDカメラ、14はその映像をモニタするディスプレ
イ装置である。
【0014】以上が本発明の構成例であって、次に、こ
の装置1を用いたレーザトラッピング方法について説明
する。まず、レーザダイオード7から発振されたレーザ
光は、コリメーションレンズ8で平行化され、グレーテ
ィング11を透過する。そして、例えば同心円状の凹凸
を形成したグレーティング11を用いた場合、当該グレ
ーティング11を透過したレーザ光により、図2(a)
に示すようにレーザスポットを円形状に並べた回折パタ
ーンが形成される。この回折パターンを形成するレーザ
光は比較的波長が長いのでダイクロイックミラー9で反
射され、コンデンサレンズ10を通って前記プレパラー
ト6に回折パターンが照射される。
【0015】すなわち、図2(a)に示すようにレーザ
スポットを円形状に並べた回折パターンがプレパラート
6上に形成されると、媒質5中の多数の微粒子4・・が
各レーザスポットで捕捉配列される。そして、回折パタ
ーンをスイープさせることにより、所要直径の微粒子だ
けを選別したり、屈折率の大きなものだけを選別するこ
とができるだけでなく、微粒子4,4・・を円環状に配
列することにより、通常はレーザトラップすることので
きない不透明粒子,屈折率粒子,大径粒子を当該微粒子
4,4・・により囲い込んで捕捉することができる。
【0016】また、図2(b)に示すようにレーザスポ
ットを直線状に並べた回折パターンが形成されるグレー
ティングを用いれば、そのパターンに沿って微粒子が配
列される。さらに、図2(c)のようなレーザスポット
が縦横に所定のピッチに並ぶ回折パターンが形成される
グレーティングを用いれば、そのパターンに沿って微粒
子を配列し、公知の方法で固定することによりマイクロ
球レンズプレートを形成することができ、グレーティン
グ板等の回折格子として使用できる。
【0017】このとき、多点を同時に照射するレーザス
ポットのパターンは、ビームスプリッタやマスキングパ
ターンにより形成されるのではなく、レーザダイオード
7から発振されたレーザ光をグレーティングにより回折
させて形成するので、光の損失がほとんどなく、また、
干渉計を用いる必要がなく、レーザダイオード7のよう
な比較的コヒーレンス長の短いレーザでも確実に回折パ
ターンを形成することができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、グ
レーティングにレーザ光を透過させてることにより多点
レーザスポットからなる回折パターンが形成されるの
で、大型でコヒーレンス長の長いレーザ光源や干渉計を
用いるまでもなく、比較的明るいレーザスポットを多点
に同時に照射することができ、したがって、レーザダイ
オードのような小型で出力が弱くコヒーレンス長の短い
レーザ光源を用いても、媒質中の多数の微粒子を同時に
捕捉配列することができるという大変優れた効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る多点レーザトラッピング装置を
示す説明図。
【図2】 回折パターンの例を示す説明図。
【図3】 従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
1・・・多点レーザトラッピング装置 4・・・微粒子 5・・・媒質 7・・・レーザダイオード(レーザ光源) 11・・・グレーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保科 道成 神奈川県横浜市都筑区茅ヶ崎東三丁目6 番32号 株式会社モリテックス 港北技 術センター内 (56)参考文献 特開 平5−303066(JP,A) 特開 平1−130127(JP,A) 特開 平2−270541(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/12 G02F 1/13

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源(7)から発振されてコリメー
    ションレンズ(8)で平行化されたレーザ光が、ダイク
    ロイックミラー(9)で反射されてコンデンサレンズ
    (10)を通り、微粒子(4)を含む媒質(5)に照射
    されて、当該媒質(5)中の複数の微粒子(4)を同時
    に捕捉配列する多点レーザトラッピング装置において、 前記媒質(5)上に多点レーザスポットからなる回折パ
    ターンを形成するグレーティング(11)が、コリメー
    ションレンズ(8)とダイクロイックミラー(9)の間
    の光路上に配されていることを特徴とする多点レーザト
    ラッピング装置。
  2. 【請求項2】レーザ光源(7)から発振されてコリメー
    ションレンズ(8)で平行化されたレーザ光をダイクロ
    イックミラー(9)で反射させ、コンデンサレンズ(1
    0)を通して微粒子(4)を含む媒質(5)に照射さ
    、当該媒質(5)中の複数の微粒子(4)を同時に捕
    捉配列する多点レーザトラッピング方法において、 前記コリメーションレンズ(8)とダイクロイックミラ
    ー(9)の間の光路上に配設したグレーティング(1
    1)により媒質(5)上に多点レーザスポットからなる
    回折パターンを形成することを特徴とする多点レーザト
    ラッピング方法。
JP27770594A 1994-11-11 1994-11-11 多点レーザトラッピング装置及びその方法 Expired - Fee Related JP3474652B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27770594A JP3474652B2 (ja) 1994-11-11 1994-11-11 多点レーザトラッピング装置及びその方法
US08/935,308 US5935507A (en) 1994-11-11 1997-09-22 Multi-point laser trapping device and the method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27770594A JP3474652B2 (ja) 1994-11-11 1994-11-11 多点レーザトラッピング装置及びその方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08131820A JPH08131820A (ja) 1996-05-28
JP3474652B2 true JP3474652B2 (ja) 2003-12-08

Family

ID=17587171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27770594A Expired - Fee Related JP3474652B2 (ja) 1994-11-11 1994-11-11 多点レーザトラッピング装置及びその方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5935507A (ja)
JP (1) JP3474652B2 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6055106A (en) * 1998-02-03 2000-04-25 Arch Development Corporation Apparatus for applying optical gradient forces
JP3468149B2 (ja) * 1999-02-19 2003-11-17 松下電器産業株式会社 微細物体の操作装置および操作方法
US6067859A (en) * 1999-03-04 2000-05-30 The Board Of Regents, The University Of Texas System Optical stretcher
US7049579B2 (en) * 2000-07-26 2006-05-23 The Regents Of The University Of California Manipulation of live cells and inorganic objects with optical micro beam arrays
US6784420B2 (en) * 2000-11-13 2004-08-31 Genoptix, Inc. Method of separating particles using an optical gradient
US6833542B2 (en) 2000-11-13 2004-12-21 Genoptix, Inc. Method for sorting particles
US20020123112A1 (en) * 2000-11-13 2002-09-05 Genoptix Methods for increasing detection sensitivity in optical dielectric sorting systems
US20030007894A1 (en) * 2001-04-27 2003-01-09 Genoptix Methods and apparatus for use of optical forces for identification, characterization and/or sorting of particles
US6744038B2 (en) 2000-11-13 2004-06-01 Genoptix, Inc. Methods of separating particles using an optical gradient
US20020160470A1 (en) * 2000-11-13 2002-10-31 Genoptix Methods and apparatus for generating and utilizing linear moving optical gradients
US6936811B2 (en) * 2000-11-13 2005-08-30 Genoptix, Inc. Method for separating micro-particles
US6778724B2 (en) * 2000-11-28 2004-08-17 The Regents Of The University Of California Optical switching and sorting of biological samples and microparticles transported in a micro-fluidic device, including integrated bio-chip devices
DE10126083A1 (de) * 2001-05-29 2002-12-05 Gnothis Holding Sa Ecublens Verwendung von optischen Diffraktionselementen in Nachweisverfahren
CN1854778A (zh) 2001-06-20 2006-11-01 阿尔利克斯公司 光开关和光路由器以及光滤波器
US20040033539A1 (en) * 2002-05-01 2004-02-19 Genoptix, Inc Method of using optical interrogation to determine a biological property of a cell or population of cells
US20080316575A1 (en) * 2002-08-01 2008-12-25 The University Of Chicago., Aberration correction of optical traps
US20040053209A1 (en) * 2002-09-12 2004-03-18 Genoptix, Inc Detection and evaluation of topoisomerase inhibitors using optophoretic analysis
US20040067167A1 (en) * 2002-10-08 2004-04-08 Genoptix, Inc. Methods and apparatus for optophoretic diagnosis of cells and particles
JP4533382B2 (ja) 2003-08-28 2010-09-01 セルラ・インコーポレイテッド マイクロ流体分析およびソーティング用の一体化された構造物
US20060077361A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 Michael Sogard Means of removing particles from a membrane mask in a vacuum
DE102005053669B4 (de) * 2005-11-08 2007-12-13 Kilper, Roland, Dr. Probenmanipulationsvorrichtung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808550A (en) * 1969-12-15 1974-04-30 Bell Telephone Labor Inc Apparatuses for trapping and accelerating neutral particles
US4023158A (en) * 1973-10-15 1977-05-10 International Telephone And Telegraph Corporation Real three-dimension visual display arrangement
US4188538A (en) * 1977-03-30 1980-02-12 University Of Southern California Efficient particle excitation
US4265534A (en) * 1977-12-23 1981-05-05 Remijan Paul W Optical apparatus and method for producing the same
US4893886A (en) * 1987-09-17 1990-01-16 American Telephone And Telegraph Company Non-destructive optical trap for biological particles and method of doing same
JPH0243590A (ja) * 1988-08-03 1990-02-14 Sharp Corp ブレーズホログラムの製造方法
US5071597A (en) * 1989-06-02 1991-12-10 American Bank Note Holographics, Inc. Plastic molding of articles including a hologram or other microstructure
CA2057506C (en) * 1990-12-13 2003-05-13 Keiji Sasaki Laser trapping and method for applications thereof
US5386426A (en) * 1992-09-10 1995-01-31 Hughes Aircraft Company Narrow bandwidth laser array system
DE4300698A1 (de) * 1993-01-13 1994-07-14 Raimund Schuetze Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung, Bearbeitung und Beobachtung kleiner Teilchen, insbesondere biologischer Teilchen
US5512745A (en) * 1994-03-09 1996-04-30 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University Optical trap system and method

Also Published As

Publication number Publication date
US5935507A (en) 1999-08-10
JPH08131820A (ja) 1996-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3474652B2 (ja) 多点レーザトラッピング装置及びその方法
Daly Microlens arrays
US5042950A (en) Apparatus and method for laser beam diagnosis
US4082415A (en) Holographic lens array and method for making the same
TWI247972B (en) Illuminating method, exposing method, and device for therefor
JPH11282331A (ja) 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置
JPH0675188A (ja) 一列或いは多数列に配置された多数の光源を結像させる方法及び装置
JPH11282330A (ja) 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置
JPS59500488A (ja) ホログラフィによる光学的処理法とその装置
US3650605A (en) Interferometric apparatus with controlled scanning means
US5410397A (en) Method and apparatus for holographic wavefront diagnostics
JP4014678B2 (ja) 光拡散スクリーンの製造方法
JPS58224370A (ja) 所望の形状及び開口数の光源を形成する装置
JP3564210B2 (ja) 共焦点光学装置
JP4130225B2 (ja) ホログラム光学装置および製造方法
US3640599A (en) Simulation of an extended incoherent object source in holography so as to eliminate speckle noise
JP2919969B2 (ja) 光学素子
US4836658A (en) Optical devices for forming image and reference beams with a polarizing beamsplitter and a spatial light modulator
EP0785411A1 (en) Confocus optical apparatus
US3650604A (en) Interferometric scanning apparatus and method
JPH0311422B2 (ja)
JPH09305094A (ja) テレセントリック光学装置
JPH10253327A (ja) ピンホール及びこれを用いた共焦点光学装置とホログラムの露光装置及び露光方法
JPS61112946A (ja) ホログラム作製装置
JPH04204032A (ja) レンズ光学性能測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees