PL239525B1 - Mikronarzędzie do pęsety optycznej - Google Patents
Mikronarzędzie do pęsety optycznej Download PDFInfo
- Publication number
- PL239525B1 PL239525B1 PL427625A PL42762518A PL239525B1 PL 239525 B1 PL239525 B1 PL 239525B1 PL 427625 A PL427625 A PL 427625A PL 42762518 A PL42762518 A PL 42762518A PL 239525 B1 PL239525 B1 PL 239525B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- axis
- micro
- microtool
- tool
- rotation
- Prior art date
Links
- 238000012576 optical tweezer Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011325 microbead Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 239000011806 microball Substances 0.000 abstract 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest mikronarzędzie do pęsety optycznej, które można zastosować do pomiaru siły. Mikronarzędzie do pęsety optycznej, które jest złożone z mikrokulek połączonych poprzez mikrobelki, charakteryzuje się tym, że składa się z leżących we wspólnej osi podłużnej, stanowiącej oś mikronarzędzia (1), pierwszej mikrokulki (2), połączonej poprzez pierwszą mikrobelkę (3) z drugą mikrokulką (4), zaś druga mikrokulka (4) przez drugą mikrobelkę (5) połączona jest z mikroelementem wykonawczym (6), oś drugiej mikrokulki (4), prostopadła do osi mikronarzędzia (1) stanowi zaś oś obrotu (7) mikronarzędzia, ponadto do drugiej mikrokulki (4) poprzez mikrobelki boczne (8) dołączone są mikrokulki boczne (9), leżące naprzeciw siebie we wspólnej osi, tworzącej kąty proste z osią mikronarzędzia (1) oraz z osią obrotu mikronarzędzia (7).
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mikronarzędzie do pęsety optycznej, które można zastosować do pomiaru siły.
Z publikacji Micro-Dumbbells - A Versatile Tool for Optical Tweezers, W. Lamperska, S. Drobczyński, M. Nawrot, P. Wasylczyk, J. Masajada, Micromachines 2018 znane są mikronarzędzia do pęsety optycznej w postaci mikrohantli, które są zbudowane w ten sposób, że posiadają pierwszą mikrokulkę, połączoną pierwszą mikrobelką z drugą mikrokulką, do której z kolei przyłączona jest druga mikrobelka zakończona szpicem.
Z publikacji “Multiplying optical tweezers force using a micro-lever”, Chih-Lang Lin, Yi-Hsiung Lee, Chin-Te Lin, Yi-Jui Liu, Jiann-Lih Hwang, Tien-Tung Chung,Patrice L. Baldeck, Optical Society of America 2011, znane jest mikronarzędzie do pęsety optycznej, działające jak dźwignia, które jest zbudowane w ten sposób, że ma mikrobelkę, w przekroju przypominającą literę „H”, zakończoną z jednej strony mikrokulką, która stanowi punkt obrotu, na przeciwległym zaś końcu znajdują się kolejne mikrokulki, przy czym w środkowej części mikrobelki przyłączony jest jeden koniec mikrosprężyny.
Istota mikronarzędzia według wynalazku polega na tym, że składa się z leżących we wspólnej osi podłużnej, stanowiącej oś mikronarzędzia, pierwszej mikrokulki, połączonej poprzez pierwszą mikrobelkę z drugą mikrokulką, zaś druga mikrokulką przez drugą mikrobelkę połączona jest z mikroelementem wykonawczym, oś drugiej mikrokulki, prostopadła do osi mikronarzędzia stanowi zaś oś obrotu mikronarzędzia, ponadto do drugiej mikrokulki poprzez mikrobelki boczne dołączone są mikrokulki boczne, leżące naprzeciw siebie we wspólnej osi, tworzącej kąty proste z osią mikronarzędzia oraz z osią obrotu mikronarzędzia.
Korzystnie, mikroelement wykonawczy to prostokątna płytka.
W wariancie wynalazku wektor normalny płaszczyzny płytki jest prostopadły do osi obrotu mikronarzędzia i do osi mikronarzędzia.
W innym wariancie wynalazku wektor normalny płaszczyzny płytki leży w osi mikronarzędzia.
W wariancie wynalazku mikroelement wykonawczy to mikrorurka otwarta jednostronnie od strony poddawanej sile nacisku.
W wariancie wynalazku oś symetrii mikrorurki jest prostopadła do osi obrotu mikronarzędzia i do osi mikronarzędzia.
W innym wariancie oś symetrii mikrorurki leży w osi mikronarzędzia.
Główną zaletą wynalazku jest pomiar siły wywieranej na łopatkę w zakresie od pojedynczych pikonewtonów do setek pikonewtonów (zakres charakterystyczny dla pęsety optycznej). Mikroelement wykonawczy umożliwia zastosowanie mikronarzędzia jako dynamometru lub mikrowiosła. Źródłem siły mogą być organizmy żywe zdolne do poruszania się. Po funkcjonalizacji łopatki/rurki związkami przyciągającymi te organizmy możliwy jest również pomiar pracy wykonanej przez badany organizm w zadanym czasie. Wiosło działa wtedy jak mikro-kierat. Zaletą proponowanej konstrukcji jest także jej skalowalność oraz możliwość zmiany wymiarów poszczególnych elementów.
Mikronarzędzie do pęsety optycznej jest bliżej przedstawione w przykładach realizacji i w oparciu o rysunek, którego fig. 1 przedstawia wariant z mikroelementem wykonawczym w postaci płytki działającej jako mikrowiosło, fig. 2 przedstawia wariant z płaszczyzną płytki prostopadłą do osi mikronarzędzia, fig. 3 przedstawia wariant z mikroelementem wykonawczym w postaci rurki, fig. 4 wariant, w którym oś symetrii rurki leży w osi mikronarzędzia.
P r z y k ł a d 1
Mikronarzędzie składa się z leżących we wspólnej osi podłużnej, stanowiącej oś mikronarzędzia 1, pierwszej mikrokulki 2, połączonej poprzez pierwszą mikrobelkę 3 z drugą mikrokulką 4, zaś druga mikrokulką 4 przez drugą mikrobelkę 5 połączona jest z m ikroelementem wykonawczym 6, oś drugiej mikrokulki 4, prostopadła do osi mikronarzędzia 1 stanowi zaś oś obrotu mikronarzędzia 7, ponadto do drugiej mikrokulki 4 poprzez mikrobelki boczne 8 dołączone są mikrokulki boczne 9, leżące naprzeciw siebie we wspólnej osi, tworzącej kąty proste z osią mik ronarzędzia 1 oraz z osią obrotu mikronarzędzia 7. Mikroelement wykonawczy to prostokątna płytka, której wektor normalny płaszczyzny jest prostopadły do osi obrotu mikronarzędzia i do osi mikronarzędzia. Tym samym mikronarzędzie jest mikrowiosłem. Płytka 6 ma przekątną o długości 15 μm, druga mikrokulką ma średnicę 13 μm, pierwsza mikrokulką ma średnicę 8 μm, mikrokulki boczne mają średnicę 5 μm.
PL 239 525 B1
P r z y k ł a d 2
Mikronarzędzie jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że wektor normalny płaszczyzny płytki leży w osi mikronarzędzia. W tym wariancie urządzenie działa jako mikrodynamometr liniowy.
P r z y k ł a d 3
Mikronarzędzie jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że mikroelementem wykonawczym 6 jest mikrorurka otwarta jednostronnie od strony poddawanej sile nacisku. Oś symetrii mikrorurki jest prostopadła do osi obrotu mikronarzędzia 7 i do osi mikronarzędzia 1. Średnica wewnętrzna mikrorurki to 8 μm, średnica zewnętrzna 10 μm, długość to 10 μm. Funkcją mikrorurki jest otoczenie mikroorganizmu i utrudnienie jego ucieczki z otoczenia mikronarzędzia.
P r z y k ł a d 4
Mikronarzędzie jak w przykładzie 3, z tą różnicą, że oś symetrii mikrorurki leży w osi mikronarzędzia 1. Mikronarzędzie działa jako mikrodynamometr liniowy.
Działanie wynalazku wykorzystuje pęsetę optyczną. Poruszanie narzędziem odbywa się poprzez skierowanie dwóch wiązek laserowych na obszar pierwszej mikrokulki oraz drugiej mikrokulki, a następnie przemieszczenie pułapek optycznych. W efekcie narzędzia mogą być przemieszczane w całej objętości próbki - w płaszczyźnie próbki dzięki ruchowi pułapek, natomiast w kierunku normalnym do powierzchni próbki dzięki przesunięciu ogniska obiektywu (tj. ruchu obiektywu wzdłuż kierunku propagacji światła). Pomiar sił w wariancie narzędzia będącego mikrowiosłem odbywa się przez pomiar wychylenia pierwszej mikrokulki w stosunku do centrum pułapki ustawionej w obszarze tejże mikrokulki gdy jest ona w położeniu neutralnym. Wartość siły uzyskuje się poprzez przemnożenie wartości wychylenia przez stałą pułapki optycznej, tzw. sztywność pułapki. Siła = sztywność · wychylenie. W przybliżeniu małych wychyleń pomiar ten jest analogiczny do prawa Hooke’a dla sprężyny, gdzie siła = stała sprężyny · wychylenie. Przy czym rozmiar drugiej mikrokulki jest taki, że cała zogniskowana wiązka przechodzi przez tę mikrokulkę, przez co pierwsza i druga mikrobelką nie zaburzają pomiaru. Z kolei pomiar siły w wariancie mikro-dynamometru, a więc gdy siła działa na powierzchnię płytki lub denka rurki, liniowo, powoduje wychylenie obu mikrokulek z położenia równowagi, która zachodzi gdy obie mikrokulki znajdują się w swoich pułapkach optycznych. Kulki boczne pełnią funkcję uchwytów stabilizujących, które pomagają w horyzontalnym ustawieniu narzędzia w cieczy. W stanie równowagi, dzięki opisanej budowie i wyważeniu, narzędzie umieszczone w cieczy ustawia się samoistnie w horyzontalnej pozycji.
Zastrzeżenia patentowe
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Mikronarzędzie do pęsety optycznej, które składa się z leżących we wspólnej osi podłużnej, stanowiącej oś mikronarzędzia (1), pierwszej mikrokulki (2), połączonej poprzez pierwszą mikrobelkę (3) z drugą mikrokulką (4), zaś do drugiej mikrokulki (4) przyłączona jest druga mikrobelka (5), znamienne tym, że do drugiej mikrobelki (5) przyłączony jest mikroelement wykonawczy (6), oś drugiej mikrokulki (4), prostopadła do osi mikronarzędzia (1) stanowi zaś oś obrotu (7) mikronarzędzia, ponadto do drugiej mikrokulki (4) poprzez mikrobelki boczne (8) dołączone są mikrokulki boczne (9), leżące naprzeciw siebie we wspólnej osi, tworzącej kąty proste z osią mikronarzędzia (1) oraz z osią obrotu mikronarzędzia (7).
- 2. Mikronarzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że mikroelement wykonawczy (6) to prostokątna płytka.
- 3. Mikronarzędzie według zastrz. 2, znamienne tym, że wektor normalny płaszczyzny płytki jest prostopadły do osi obrotu (7) mikronarzędzia i do osi mikronarzędzia (1).
- 4. Mikronarzędzie według zastrz. 2, znamienne tym, że wektor normalny płaszczyzny płytki leży w osi mikronarzędzia (1).
- 5. Mikronarzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że mikroelement wykonawczy (6) to mikrorurka otwarta jednostronnie od strony poddawanej sile nacisku.
- 6. Mikronarzędzie według zastrz. 5, znamienne tym, że oś symetrii mikrorurki jest prostopadła do osi obrotu (7) mikronarzędzia i do osi mikronarzędzia (1).
- 7. Mikronarzędzie według zastrz. 5, znamienne tym, że oś symetrii mikrorurki leży w osi mikronarzędzia (1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL427625A PL239525B1 (pl) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Mikronarzędzie do pęsety optycznej |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL427625A PL239525B1 (pl) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Mikronarzędzie do pęsety optycznej |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL427625A1 PL427625A1 (pl) | 2020-05-04 |
PL239525B1 true PL239525B1 (pl) | 2021-12-13 |
Family
ID=70467038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL427625A PL239525B1 (pl) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Mikronarzędzie do pęsety optycznej |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL239525B1 (pl) |
-
2018
- 2018-10-31 PL PL427625A patent/PL239525B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL427625A1 (pl) | 2020-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8297130B2 (en) | Microtesting rig with variable compliance loading fibers for measuring mechanical properties of small specimens | |
Dupuis et al. | Actin filament mechanics in the laser trap | |
JP4524002B2 (ja) | 顕微鏡観察試料操作用モジュラー・マニピュレーション・システム | |
Cierpka et al. | On the calibration of astigmatism particle tracking velocimetry for microflows | |
JP2005530195A (ja) | 顕微鏡観察試料操作用マニピュレーション・システム | |
DE102013201509A1 (de) | Optisches Bauelement | |
US10261305B2 (en) | Three-dimensional focusing device and method for a microscope | |
US9903800B2 (en) | Measurement of fracture toughness of heterogeneous materials | |
CN104406528A (zh) | 一种基于光学俘获的原位校准压电平台位移的方法 | |
US20200096753A1 (en) | Multi-Photon Endomicroscope for Vertical Cross-Sectional Imaging | |
GB2576661A (en) | Measuring and controlling aberrations in electron microscopes | |
TW200701384A (en) | Sample inspection device | |
EP2058688A2 (en) | Beam-adjusting optics | |
JP2007010524A (ja) | 微小流路内速度分布計測装置及び方法 | |
PL239525B1 (pl) | Mikronarzędzie do pęsety optycznej | |
DE102014104430A1 (de) | Objektiv mit axialem Verstellglied zur aktiven Verstellung von Objektivelementen | |
CN100458493C (zh) | 一种超短脉冲激光扫描装置 | |
Hayakawa et al. | Parallel trapping of single motile cells using vibratin-induced flow on microfluidic chip | |
CS267642B1 (en) | Portable rastering electron microscope | |
WO2010066751A2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bewegungs-, form- und/oder deformationsmessung von objekten | |
CN108317988A (zh) | 一种基于透射电镜表面成像的样品厚度原位测量方法 | |
EP2312293A1 (en) | Method for determining the response of a contractile or expansible biological material | |
DE112007001927B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum sondermikroskopischen Untersuchen einer Probe | |
LaVan et al. | Direct tension and fracture toughness testing using the lateral force capabilities of a nanomechanical test system | |
Farré et al. | Back-focal-plane interferometry: position or force detection? |