專利名稱：由光阱操縱的光學(xué)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求2001年8月31日申請的美國臨時申請No.60/316,917的優(yōu)先權(quán)，該申請在此通過參考而引入。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及微米尺寸的光學(xué)工具(MOTS)和納米尺寸的光學(xué)工具(NOTS)，這些工具用于通過光阱改變可操縱的工件的物理，化學(xué)或電子結(jié)構(gòu)，或該工件的定向(orientation)。這些工具在這里總稱為光學(xué)工具。本發(fā)明特別涉及由光阱操縱的NOTS和MOTS。
2.相關(guān)技術(shù)討論粒子可以用光“阱”來固定或移動，光阱也稱作光“鑷”，如Ashkin在美國專利No.4,893,886(同時參見圖27)中講述的。用多個同時產(chǎn)生并同時被控制的光阱來光學(xué)地捕獲多個粒子在本領(lǐng)域中也是公知的。(一般參見發(fā)到Grier & Dufresne的美國專利No.6,055,106。)通過在三維對阱控制的光學(xué)捕獲可以進(jìn)行對物體的復(fù)雜操縱，例如，通過利用BioRyxTM200系統(tǒng)(可從Arryx，Inc.，Chicago，Illinois獲得)。
光阱操作方式的一種說明是照射粒子的聚焦光束的梯度力根據(jù)該粒子的介電常數(shù)捕獲該粒子。將其介電常數(shù)大于周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的粒子移動到電場最高的光阱區(qū)以使粒子的能量降為最低。
可用于光學(xué)地操縱粒子的其他類型光阱包括，但不限于，光學(xué)渦流(vortices)，光學(xué)瓶，光學(xué)旋轉(zhuǎn)器和光籠(light cage)。光學(xué)渦流產(chǎn)生環(huán)繞零電場區(qū)的梯度，這對于操縱介電常數(shù)低于周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的粒子，或反射的粒子，或由光阱排斥的其他類型的粒子是有用的。為了使粒子能量降為最低，將這種粒子移動到電場最低的區(qū)域，也就是位于適當(dāng)成形的激光束的焦點處的零電場區(qū)。光學(xué)渦流提供零電場區(qū)，該區(qū)類似于一個環(huán)形(圓環(huán))中的孔。光學(xué)梯度是沿徑向的，最高電場位于該環(huán)形的圓周位置。光學(xué)渦流將微粒滯留在環(huán)形室的孔中。這種滯留是通過使渦流沿著零電場的線路滑過微粒而實現(xiàn)的。
光學(xué)瓶不同于光學(xué)渦流之處在于光學(xué)瓶僅僅在焦點處具有零電場而在渦流端部具有非零電場。光學(xué)瓶可用于捕獲對于利用光學(xué)渦流或光鑷捕獲來說太小或吸收性太強(qiáng)的原子和納米團(tuán)簇(nanocluster)。(參見J.Arltand M.J.Padgett，“由更高強(qiáng)度區(qū)域環(huán)繞的暗焦點的光束的產(chǎn)生光學(xué)瓶光束(Generation of a beam with a dark focus surroundedby regions of higher intensityThe optical bottle beam)”，Opt.Lett.25，191-193，2000。)光學(xué)旋轉(zhuǎn)器是提供旋臂圖案的一種光阱。改變該圖案可使被捕獲的物體旋轉(zhuǎn)。(參見L.Paterson，M.P.MacDonald，J.Arlt，W.Sibbett，P.E.Bryant，and K.Dholakia，“光學(xué)捕獲的微觀粒子的受控旋轉(zhuǎn)(Controlledrotation of optically trapped microscopic particles)，”Science 292，912-914，2001。)這類工具可用于操縱非球形微粒并驅(qū)動MEMs器件或納米機(jī)器(nano-machinery)。
光籠(參見Neal，美國專利No.5,939,716)大體上是光學(xué)渦流的宏觀的同類。光籠形成環(huán)繞，體積太大，反射性太強(qiáng)，或者其介電常數(shù)低于周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的粒子的光阱環(huán)。
一般地，阱或用于在例如構(gòu)造電介質(zhì)粒子陣列領(lǐng)域中操縱材料，或用于操縱和/或探查生物或化學(xué)材料，如在2001年6月20日申請，題為“可配置的動態(tài)三維陣列”(Configurable Dynamic Threedimensional Array.”)，即將出版的(pending)美國專利申請No.09/886,802中所述。在Mandecki公開的美國專利Nos.5,641,634和6,001,571中介紹了結(jié)合了基于珠的(bead based)探針的小型轉(zhuǎn)發(fā)器。
然而，在先技術(shù)的光學(xué)工具不能提供錘，鋸，鉆，沖頭，銼，扳手，螺絲刀以及杠桿等的功能，并且不能用于在所研究的材料中獲得流體或微粒樣品。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種新的扁平工具M(jìn)OTS和NOTS。制成該MOTS和NOTS的材料由一個或多個光阱的作用而操縱。
通過在光阱的光照中抓取光學(xué)工具，在至少一個光阱的光照中隨意持有工件，以及利用光學(xué)工具操縱工件，本發(fā)明還提供一種利用光學(xué)工具操縱物體(一般稱為工件)的方法。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，一種形成光學(xué)工具的方法包括由尺寸和形狀適宜被至少一個光阱操縱的材料形成一種工具，其中通過鉆或蝕刻從一個工具坯件(tool blank)中除去材料，或者通過使用聚合物的立體平版印刷來實現(xiàn)該成形步驟。在與本發(fā)明一致的一個實施例中，工具坯件是一微球體。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光學(xué)工具包括一主體，該主體由尺寸和形狀適宜至少一個光阱操縱的材料形成。
包含在本發(fā)明范圍中的NOTS和MOTS包括，但不限于，錘，鋸，鉆，沖頭，杠桿，銼，扳手，螺絲刀，刀，錐子，螺絲刀，和扳手。還包括用于從所研究中的材料獲得流體或微粒樣品的光學(xué)工具。進(jìn)一步包括充當(dāng)劃線器從而一結(jié)構(gòu)上物理地產(chǎn)生標(biāo)記，墁板或標(biāo)簽的光學(xué)工具。進(jìn)一步包括在一種材料中物理地切割微米或亞微米尺寸的導(dǎo)槽，槽，井或通道的光學(xué)研磨器。此外進(jìn)一步包括具有磁化的或帶電基底的光學(xué)工具，以及具有各向異性功能的光學(xué)工具。
這里描述的所有光學(xué)工具通過可以由光阱操縱的材料構(gòu)成。在大多數(shù)情況下，上述材料是絕緣體。用于與其他物體產(chǎn)生物理相互作用的MOTS和NOTS的表面特性可以是均勻的或非均勻的。可選擇的表面特性包括，但不限于，多孔性，硬度，摩擦性(abrasive)，潤滑性以及規(guī)則性。在一些情況下，MOT或NOT可以具有帶不同表面特性的多個區(qū)域。
在很多情況下，MOT或NOT的功能為選擇構(gòu)成該MOT或NOT的材料設(shè)置了參數(shù)。用于錘，撬，施加扭矩，切割，刻劃，沖孔，研磨，磨損，鉆或銼其他材料的光學(xué)工具最好由具有高抗拉強(qiáng)度的，并且該材料的硬度大于其所施加的材料的硬度的材料構(gòu)成。
盡管在許多情況下，塑料是用于MOTS或NOTS的優(yōu)選基底或母板材料，但是在一些情況下，可以選擇合適的無機(jī)材料如玻璃，金屬，硅石，金剛石，石英，螯合劑，尼龍或合成物。同樣，在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以選擇有機(jī)材料，如蛋白質(zhì)，脂類，核酸和碳水化合物。任何光學(xué)工具都可以帶有一標(biāo)簽，如基底中的染料，熒光團(tuán)，磷，量子點(quantum dot)，金屬的，轉(zhuǎn)發(fā)器，催化的，酶或放射性的，光學(xué)發(fā)光的或光致變色材料，該標(biāo)記用于識別該MOT或NOT。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，為了研究如植物或動物細(xì)胞，細(xì)胞器，蛋白質(zhì)，及其中多糖和遺傳物質(zhì)等，利用光阱來將呈空心結(jié)構(gòu)且完成毛細(xì)管作用的MOTS或NOTS定位，并控制以提取可以是流體或微粒的樣品材料。
MOTS和NOTS包括為完成選定操作而功能化(functionalized)的物體。根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例，MOTS或NOTS可以具有一個或多個帶電的，磁性或放射性區(qū)域。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，MOTS或NOTS可以具有在其上形成的氫鍵結(jié)合，疏水，親水，酸性或堿性區(qū)域。另外，根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，MOTS或NOTS可以僅僅是一種載體粒子，只具有承載一個帶電，磁性或放射性區(qū)域的功能性。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，可以形成具有各向異性功能性的MOTS或NOTS，根據(jù)物質(zhì)相互作用的所述功能性可用于研究材料，結(jié)構(gòu)或生物系統(tǒng)的性質(zhì)。例如，一個MOT或NOT在每一端或每一側(cè)具有不同的電荷，不同的化學(xué)性質(zhì)(疏水對親水，或者酸對堿)或者不同的表面規(guī)則性。這種MOTS和NOTS舉例說明與本發(fā)明一致的一個實施例的已功能化的光學(xué)工具，其中可以利用光學(xué)工具操縱承載功能化區(qū)域的MOT或NOT引導(dǎo)或局域化(localize)該功能化區(qū)域的預(yù)期活動。例如，在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，一個MOT或NOT的化學(xué)功能化部分可以被傳送到一個位置，在這個位置該MOT或NOT固定于一物體上，在該物體的表面上有一個與該部分反應(yīng)的基團(tuán)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，MOTS或NOTS可用于研究植物和動物細(xì)胞，有機(jī)和無機(jī)化學(xué)物品，遺傳物質(zhì)和其他生物材料，如蛋白質(zhì)，配位體和多糖。在與本發(fā)明一致的再一個實施例中，該MOTS和NOTS還用于微米和納米尺度的無機(jī)，有機(jī)和生物材料的制造。使用MOT或NOT的例子包括構(gòu)造其他MOTS和NOTS，構(gòu)成MEMS，構(gòu)造納米尺寸的機(jī)器或結(jié)構(gòu)，以及添加或除去細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或蛋白質(zhì)。
與本發(fā)明另一個實施例一致且包含在光阱中的MOTS或NOTS，可以被用于在上述材料或結(jié)構(gòu)上印制微米或亞微米尺寸的圖案或標(biāo)識符記號。該圖案可以是簡單的標(biāo)識符，如標(biāo)簽，商標(biāo)或徽標(biāo)。該圖案也可以包括數(shù)據(jù)，如序號，條形碼或數(shù)據(jù)矩陣。這種印制，例如，可以通過采用軟性平面印刷術(shù)(soft lithography)來實現(xiàn)，從而制造帶儲存器的薄片和基底。利用光阱抓取和移動涂有將要被印制的材料的珠，首先給存儲器加載該珠，然后在基底上按壓該珠來印制該材料。為了將該材料固定于基底上，可以選擇與基底反應(yīng)或可吸引到該基底上的材料，該材料可通過光，熱或化學(xué)來激活，或者該材料可被基底中刻痕或磨損部位來捕獲。在另一個例子中，涂有墨水的珠可以單獨且同時接觸作為印制元件。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，已印制的圖案可以是活性的。活性圖案的一個例子是印制在基底上由此形成用于化驗(assay)的一探針陣列的低核苷酸布局(configuration)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光阱可以在一材料上拉動一個MOT或NOT，以便在該材料中切割微米或亞微米尺寸的槽或通道。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光阱可以在一材料上錘打一個MOT或NOT，以形成一個井，排列一個結(jié)構(gòu)或使材料彼此碰撞。在與本發(fā)明一致的另一實施例中，光阱可以用于推或拉一個MOT或NOT牽引器。
類似于扳手，螺絲刀等的該MOTS和NOTS可以用于施加旋轉(zhuǎn)力。例如，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，包含在光阱內(nèi)的一個MOT或NOT扳手可以旋轉(zhuǎn)，并由此轉(zhuǎn)動MEMS器件上的一部分。一個MOT或NOT螺絲刀可以差入一個縫中，施加扭矩或用于撬動。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，可以將一個轉(zhuǎn)發(fā)器放置于或嵌入光學(xué)工具中，以用作微米光學(xué)電子工具(MOET)或納米光學(xué)電子工具(NOET)。光阱可用于激活轉(zhuǎn)發(fā)器，并且可以監(jiān)測該轉(zhuǎn)發(fā)器的信號中的變化，該變化是由MOET或NOET的質(zhì)量增加引起的。
除非另外指明，否則這里描述的光學(xué)工具可以是MOTS或NOTS。這里描述的光學(xué)工具由可通過光阱操縱的材料構(gòu)成。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，用于形成許多這里描述的光學(xué)工具的構(gòu)造技術(shù)是利用激光從工具坯件，如微球體中鉆出或除去材料。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一實施例，另一種技術(shù)是從工具坯件中蝕刻出材料來。蝕刻可以是化學(xué)的，光學(xué)的，或通過離子束。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一實施例，另一種有用的構(gòu)造技術(shù)是利用立體平版印刷(stereolithography)用適當(dāng)?shù)木酆衔飿?gòu)建光學(xué)工具，這種技術(shù)在本領(lǐng)域是眾所周知的。在一些情況下，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，還可以利用標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)通過，如蝕刻等技術(shù)，來構(gòu)造光學(xué)工具，這些技術(shù)一般用來形成納米尺度的器件。
本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將在隨后的說明書和附圖中部分地闡述，其中描述并示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對下術(shù)述結(jié)合附圖的詳細(xì)說明的檢驗是顯而易見的，或者可以通過對本發(fā)明的實踐了解到這些優(yōu)選實施例。借助于附加權(quán)利要求書中特別指明的手段和其組合可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的優(yōu)點。
附圖簡述

圖1A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)錐(opticalawl)或沖頭(punch)的側(cè)視圖。
圖1B示出了圖1A中根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)錐子或沖頭的透視圖。
圖2示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)鎬(opticalpick)的透視圖。
圖3示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的雙邊光學(xué)鎬的側(cè)視圖。
圖4示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的雙頭光學(xué)鎬的側(cè)視圖。
圖5A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)螺絲刀的頂視圖。
圖5B示出了圖3A中根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)螺絲刀的側(cè)視圖。
圖6示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)鉆的代表圖。
圖7A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)刀的側(cè)視圖。
圖7B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)刀的正視圖。
圖8示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)短棒或錘的透視圖。
圖9示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例中具有各向異性端部的雙邊光學(xué)短棒或錘的透視圖。
圖10A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)毛細(xì)管的透視圖，該毛細(xì)管帶一個有斜角的端部。
圖10B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)毛細(xì)管的透視圖，該毛細(xì)管有一個固定到一個珠上的有斜角的端部。
圖10C示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)毛細(xì)管的透視圖，該毛細(xì)管制成帶蓋的光學(xué)杯。
圖11示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)管或毛細(xì)管的透視圖，該光學(xué)管或毛細(xì)管帶有各向異性的端部。
圖12A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)扳手，該光學(xué)扳手內(nèi)嵌入了方形空腔。
圖12B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)扳手，該光學(xué)扳手具有突出的四方頭。
圖12C示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的開口式光學(xué)扳手，該光學(xué)扳手具有方形模板。
圖13A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)插座(socket)，該光學(xué)插座具有多邊形嵌入空腔。
圖13B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)扳手，該光學(xué)扳手具有多邊形頭。
圖13C示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)扳手，該光學(xué)扳手具有多邊形模板。
圖14A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)螺絲刀，該光學(xué)螺絲刀具有嵌入的十字頭。
圖14B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)螺絲刀，該光學(xué)螺絲刀具有突出的十字頭。
圖15示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的具有嵌入字符的微印刷陣列(micro print array)。
圖16示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的壓出的微印刷陣列。
圖17示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的壓出的印制點。
圖18A示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)牽引器或鋤的側(cè)視圖。
圖18B示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的圖18A中光學(xué)牽引器或鋤的透視圖。
圖19示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的光學(xué)開張器或鑷子。
圖20示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的水滴形光學(xué)工具，該光學(xué)工具具有放射性的端部。
圖21示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的桿狀光學(xué)工具，該光學(xué)工具具有磁性頭。
圖22示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的珠狀光學(xué)工具，該光學(xué)工具具有帶相反電荷的兩側(cè)。
圖23示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的一個MEOT，該MEOT帶有嵌入的轉(zhuǎn)發(fā)器和伸出的天線。
圖24示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的一個MEOT，該MEOT帶有嵌入的轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。
圖25示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的一個光學(xué)杠桿。
圖26示出了根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例的帶手柄的光學(xué)杠桿。
圖27示出了一種光阱，該光阱可用于利用光學(xué)工具操縱一物體。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種新穎的MOTS和NOTS的托板架。MOTS和NOTS由通過一個或多個光阱的作用而被操縱的材料制成。
本發(fā)明還提供一種使用光學(xué)工具69操縱物體68(一般稱為工件)的方法，該方法包括在光阱70的光照71中抓取光學(xué)工具，在至少一個光阱70的光照中選擇性地固定工件68，以及利用光學(xué)工具69操縱工件68(參見圖27)。
本發(fā)明范圍之內(nèi)的NOTS和MOTS包括，但不限于，錘，鋸，鉆，沖頭，杠桿，銼，扳手，螺絲刀，刀，錐子，螺絲刀，和扳手。還包括用于從所研究的材料獲得流體或微粒樣品的光學(xué)工具。進(jìn)一步包括用做劃線器從而在一結(jié)構(gòu)上物理地加上標(biāo)記，墁板(patter)或標(biāo)簽的光學(xué)工具。進(jìn)一步包括在一種微米或亞微米尺寸的材料上物理地切割出導(dǎo)槽，槽，井或通道的光學(xué)研磨器。此外進(jìn)一步包括具有磁化或帶電基底的光學(xué)工具，以及具有各向異性性能的光學(xué)工具。
這里描述的所有光學(xué)工具是由可以由光阱操縱的材料構(gòu)成。在大多數(shù)情況下，上述材料是絕緣的。用于與其他物體在物理上相互作用的MOTS和NOTS的表面特性可以是均勻的或非均勻的?？蛇x擇的表面特性包括，但不限于，多孔性，硬度，摩擦性，潤滑性以及規(guī)則性。在一些情況下，MOT或NOT可以具有帶不同表面特性的多個區(qū)域。
在很多情況下，MOT或NOT的功能設(shè)置參數(shù)用于選擇其構(gòu)成材料。用于錘，撬，施加扭矩，切割，刻劃，沖孔，研磨，磨損，鉆或銼其他材料的光學(xué)工具最好由具有高抗拉強(qiáng)度并且硬度大于其所施加的材料的硬度的材料構(gòu)成。
盡管在許多情況下，塑料是用于MOTS或NOTS的優(yōu)選基底或母板材料，但是在一些情況下，可以選擇合適的無機(jī)材料如玻璃，金屬，硅石，金剛石，石英，螯合劑，尼龍或合成物。同樣，在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以選擇有機(jī)材料，如蛋白質(zhì)，脂類，核酸和碳水化合物。任何所述光學(xué)工具都可以帶有一標(biāo)記，如基底中的染料，熒光團(tuán)，磷，量子點，金屬的，轉(zhuǎn)發(fā)器，催化的，酶或放射性的，化學(xué)發(fā)光的或光致變色材料，該標(biāo)記用于識別MOT或NOT。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，為了研究如植物或動物細(xì)胞，細(xì)胞器，蛋白質(zhì)，及其中多糖和遺傳物質(zhì)等，用光阱將呈空心結(jié)構(gòu)的完成毛細(xì)管作用的MOTS或NOTS定位并控制以提取可以是流體或微粒的樣品材料。
MOTS和NOTS包括被設(shè)定了功能以完成選定操作的物體。根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例，MOTS或NOTS可以具有一個或多個帶電的，磁性或放射性區(qū)域。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，MOTS或NOTS可以具有在其上形成的氫鍵結(jié)合，疏水，親水，酸性或堿性的區(qū)域。另外，根據(jù)與本發(fā)明一致的再一個實施例，MOTS或NOTS可以是一種載體粒子，該粒子只具有承載一個帶電，磁性或放射性區(qū)域的功能性。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，可以形成具有各向異性功能的MOTS或NOTS，基于物質(zhì)的相互作用所述功能性可用于研究物質(zhì)，結(jié)構(gòu)或生物系統(tǒng)的性質(zhì)。例如，一個MOT或一個NOT在每一端或每一側(cè)具有不同的電荷，不同的化學(xué)性質(zhì)(疏水對親水，或者酸對堿)或者不同的表面規(guī)則。根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例，這種MOTS和NOTS舉例說明已功能化的光學(xué)工具，其中可以利用光學(xué)工具操縱其承載該功能化區(qū)域的MOT或NOT來引導(dǎo)或局域化該功能化區(qū)域的預(yù)期活動。例如，在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，一個MOT或一個NOT的化學(xué)功能化部分可以被傳送到將該MOT或該NOT固定于一物體上的位置，在該物體的表面上有一個與該化學(xué)功能化的部分反應(yīng)的基團(tuán)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，MOTS或NOTS可用于研究植物和動物細(xì)胞，有機(jī)和無機(jī)化學(xué)制品，遺傳物質(zhì)和其他生物材料，如蛋白質(zhì)，配位體和多糖。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，MOTS和NOTS還用于微米和納米尺度的無機(jī)，有機(jī)和生物材料的制造。使用MOT或NOT的例子包括構(gòu)造其他MOTS和NOTS，構(gòu)造MEMS，構(gòu)造納米尺寸的機(jī)器或結(jié)構(gòu)，以及添加或除去細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或蛋白質(zhì)。
與本發(fā)明另一個實施例一致的包含在光阱中的MOTS或NOTS，可以被用于在上述材料或結(jié)構(gòu)上印制微米或亞微米尺寸的圖案或標(biāo)識符記號。該圖案可以是簡單的標(biāo)識符，如標(biāo)簽，商標(biāo)或徽標(biāo)。該圖案也可以包括數(shù)據(jù)，如序號，條形碼或數(shù)據(jù)矩陣。這種印制，例如，可以通過采用軟平板印刷制造帶儲存器和基底的薄片來實現(xiàn)。利用光阱抓取和移動涂有將要被印制的材料的珠，存儲器首先加載這些珠，然后將這些珠壓在基底上來印制該材料。為了將該材料固定于基底上，該材料可以選擇為可與基底反應(yīng)或可被基底吸收的材料，它可通過光，熱或化學(xué)來激活，或者可以被基底中刻劃或磨損來捕獲。在另一個例子中，涂有墨水的珠作為印制元件可以單獨且同時接觸。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，已印制的圖案可以是反應(yīng)性的。反應(yīng)性圖案的例子是印制在基底上由此形成用于化驗的一系列探針的低核苷酸布局。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光阱可以在一材料上拉動一個MOT或一個NOT，以便在材料中切割微米或亞微米尺寸的槽或通道。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光阱可以在一材料上錘擊一個MOT或一個NOT，以形成一個井，排列一個結(jié)構(gòu)或使材料彼此碰撞。在與本發(fā)明一致的另一實施例中，光阱可以用于推或拉MOT或NOT牽引器。
類似于扳手，螺絲刀等的MOTS和NOTS可以用于施加旋轉(zhuǎn)力。例如，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，包含在光阱內(nèi)的一個MOT或一個NOT扳手可以旋轉(zhuǎn)，并由此轉(zhuǎn)動MEMS器件上的一部分。一個MOT或一個NOT螺絲刀可以裝配在一條縫中，施加扭矩或用于撬動。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，可以將一個轉(zhuǎn)發(fā)器放置于或嵌入一個光學(xué)工具中，以用作微米光學(xué)電子工具(MOET)或納米光學(xué)電子工具NOET。光阱可用于激活該轉(zhuǎn)發(fā)器，并且監(jiān)測該轉(zhuǎn)發(fā)器的信號以得到由MOET或NOET的質(zhì)量增加引起的變化。
除非另外指明，否則這里描述的光學(xué)工具可以是MOTS或NOTS。這里描述的光學(xué)工具由可以通過光阱操縱的材料構(gòu)成。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，用于形成這里描述的許多光學(xué)工具的構(gòu)造技術(shù)是利用激光在工具坯件鉆孔或除去材料，如微球體。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一實施例的另一種技術(shù)是從工具坯件中蝕刻出來材料。蝕刻可以是化學(xué)的，光學(xué)的，或通過離子束。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一實施例，另一種有用的構(gòu)造技術(shù)是利用立體平版印刷由適當(dāng)?shù)木酆衔飿?gòu)建光學(xué)工具，這種技術(shù)在本領(lǐng)域是眾所周知的。在一些情況下，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，還可以通過，例如，蝕刻技術(shù)這樣的標(biāo)準(zhǔn)平板印刷技術(shù)來構(gòu)造光學(xué)工具，這些技術(shù)一般用來形納米尺度的器件。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，如圖1A和1B中所示的是具有延伸出來的圓錐形突起11的光學(xué)錐或沖頭10。
圖2和3展示了在與本發(fā)明一致的再一個實施例中的光學(xué)鎬。光學(xué)鎬，例如圖2的不規(guī)則晶體12和圖3的規(guī)則晶13，可以用于在一材料中刻劃或切割一個槽，縫，通道，井或?qū)Р邸?br> 在與本發(fā)明一致的另一實施例中，在圖4中展示了一個雙面錐或雙沖頭14，它們也可以利用光學(xué)旋轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)力被旋轉(zhuǎn)。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，圖5A和5B分別以頂視圖和側(cè)視圖來展示了光學(xué)螺絲刀或光撬杠(optical pry)15。光學(xué)螺絲刀15具有平頭并可沿一軸轉(zhuǎn)動。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，圖6展示了帶鉆頭17的光學(xué)鉆16，該鉆可以沿一軸轉(zhuǎn)動。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，也可以利用如圖7A和7B所示的帶刀片19的光學(xué)刀18來刻劃一表面或切割如細(xì)胞壁或生物材料的一個結(jié)構(gòu)。
在圖8和9中，展示了在與本發(fā)明一致的另一實施例中的光學(xué)錘或短棒20。圖8中，可以形成表面不規(guī)則的區(qū)域21來產(chǎn)生一個高摩擦區(qū)。并且可以提供一有斜角的端部22而形成楔形。
圖9中，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，通過提供一個正電荷區(qū)域23和負(fù)電荷區(qū)域24使光學(xué)錘20具有各向異性。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，圖10A和10B公開了光學(xué)毛細(xì)管25。圖10A中展示了表面不規(guī)則區(qū)域26是增大了潤滑性的區(qū)域。光學(xué)毛細(xì)管25是具有斜角端部27并且可用于獲得樣品的小管或開口的尖嘴(slotted nib)。
同樣，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，用于取樣的光學(xué)工具可以呈半球形或空心圓筒形或其他的空心形狀以形成光學(xué)杯或有一個蓋28a的光學(xué)杯28(參見圖10C)，可以合上蓋來容納樣品。圖10C的光學(xué)杯28包括空腔28b和蓋28a，所述蓋28a具有鉸鏈28c，用于使蓋28a翹起以蓋住空腔28b，以便在其中容納收集的材料?？梢酝ㄟ^已知的蝕刻技術(shù)，例如，在硅中，來制造光學(xué)杯28。
在圖10B中，在與本發(fā)明一致的另一實施例中，展示了共價地粘合到乳膠珠(latex bead)29上的碳納米管(carbon nanotube)25。
在與本發(fā)明一致的另一實施例中，圖11示出可用于獲得樣品材料的微毛細(xì)管或碳納米管25。再一次地，可以賦予該結(jié)構(gòu)各向異性功能，例如將端部30，31涂上化學(xué)物質(zhì)以使每一端的酸性或堿性不同。
在與本發(fā)明一致的其他實施例中，圖12A-16展示了一批不同的MOTS和NOTS 32-41。根據(jù)與本發(fā)明一致的一個實施例，圖12A展示了內(nèi)部構(gòu)造有方形空腔32a的一個光學(xué)扳手32。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖12B展示了帶突出的四方頭33a的一個光學(xué)扳手33。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖12C展示了帶方形模板34a的開口式(open)光學(xué)扳手34。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖13A展示了帶多邊形嵌入空腔35a的光學(xué)插座35。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖13B展示了帶多邊形頭36a的光學(xué)扳手36。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖13C展示了帶多邊形模板37a的光學(xué)扳手37。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖14A展示了具有嵌入十字頭38a的光學(xué)螺絲刀38。根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖14B展示了帶突出的十字頭39a的光學(xué)螺絲刀39。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖15展示了具有嵌入字符40a的微印刷陣列40。
根據(jù)與本發(fā)明一致的另一個實施例，圖16展示了帶壓出部分41a的微印刷陣列41。
圖12A-16中的工具的共性在于它們主要是用于施加扭矩的。如前所述，光學(xué)旋轉(zhuǎn)器，光學(xué)渦流，或光阱組可以用于向光學(xué)工具施加旋轉(zhuǎn)力，并使其圍繞預(yù)定的旋轉(zhuǎn)軸運動。
如圖15-17所示的與本發(fā)明一致的實施例中，單個的MOT或NOT 40-42可以在一材料或基底上形成(impart)亞微米尺寸的標(biāo)識符，如一個圖案，標(biāo)簽，商標(biāo)，序號，條形碼，數(shù)據(jù)矩陣，或徽標(biāo)。生成方法包括在光學(xué)工具上涂上壓印材料，并將該壓印材料以標(biāo)識符的形式壓制到基底上。壓印材料被光，化學(xué)物品或熱激活。單點或其他簡單形狀43(參見圖17)可以用于在基底上壓印活性物質(zhì)，如低核苷酸，抗體原，抗體，多糖或催化劑，用于為化驗建立陣列，或用于穩(wěn)定通過例如化學(xué)合成添加的更大量結(jié)構(gòu)的增長。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，可以利用多個光阱同時操縱多個MOT和NOTS，以形成一個更復(fù)雜的圖案，如數(shù)據(jù)矩陣的一部分。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖18A和18B展示了形成牽引器或鋤44的形狀的一個MOT或NOT。大的主體45很容易地容納在光阱中，并可在箭頭100的直線拉或推該主體。也可以通過使用照射該牽引器或鋤44的光阱而沿箭頭110的線路施加旋轉(zhuǎn)力來升高或降低牽引器或鋤44的頭46。牽引器44可用于將結(jié)構(gòu)打開或拉開。例如，在與本發(fā)明一致的一個實施例中，光學(xué)刀18(參見圖7A)可用于在細(xì)胞膜或細(xì)胞壁中切一個開口。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，光學(xué)牽引器44可以用于拉開切口，一個MOT或NOT可以載入細(xì)胞中以完成進(jìn)一步的工作。在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，可以使用鋤44作為刮刀或切削刀具來切斷物質(zhì)之間的連接，例如切斷在保存的組織部分中的細(xì)胞和顯微鏡玻璃載物片之間的連接。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖19顯示了一個光學(xué)開張器(optical speculum)或鑷子47。一個光阱可以抓住鑷子的頂部48，另外兩個光阱可用于通過容納和移動珠狀結(jié)構(gòu)50和50’來拉開端部49和49’。
MOTS和NOTS包括賦予了執(zhí)行選定的操作的功能的物體。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖20展示了呈水滴形51的MOT或NOT，其上具有放射性物質(zhì)支架52(放射性物質(zhì)可用于在工件中引起化學(xué)反應(yīng)，即殺死不需要的細(xì)胞)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖21展示了帶磁性端54的桿狀的MOT或NOT 53(該磁性端可用于吸引工件中相反極性的鐵磁性元件或順磁元件，并排斥工件上的抗磁性元件)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖22展示了具有帶相反電荷的兩側(cè)56和57的珠狀MOT或NOT55(該帶電的兩側(cè)可分別用于吸引工件中帶相反電荷的元件并排斥帶相同電荷的元件)。
MOTS和NOTS舉例說明功能化的光學(xué)工具，其中通過利用光學(xué)工具操縱它們的支架來指引或限制功能化區(qū)域的預(yù)期活動。例如，光學(xué)工具的磁性端54可以用于收集以含鐵材料標(biāo)識的微粒，并將它們移動到選定的位置。類似地，可以將一個MOT或NOT的化學(xué)功能化部分(chemically-functionalized portion)運送到一個位置，在該位置上該MOT或NOT被，例如，固定到一物體上，在該物體的表面有與該化學(xué)功能化部分反應(yīng)的基團(tuán)。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖23和24展示了也稱為“無線電標(biāo)簽(radio tag)”的有代表性的微轉(zhuǎn)發(fā)器(microtransponder)58。一個微轉(zhuǎn)發(fā)器可以合并到一個光學(xué)工具中。圖23展示了具有伸出的天線59的微轉(zhuǎn)發(fā)器58。圖24中用于微轉(zhuǎn)發(fā)器58的天線59位于光學(xué)工具主體或坯件(blank)60內(nèi)。通過構(gòu)造光學(xué)工具主體或坯件60并將轉(zhuǎn)發(fā)器58容納在兩個半部61A和61B中，可以形成內(nèi)腔62。微轉(zhuǎn)發(fā)器58放置于該空腔62中。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，該微轉(zhuǎn)發(fā)器58是無線電收發(fā)機(jī)，通過接收預(yù)定信號來啟動以進(jìn)行發(fā)射?？梢岳门c光學(xué)工具相結(jié)合的無線電標(biāo)簽來探查(interrogate)化學(xué)物品，藥物，和生物系統(tǒng)，包括在細(xì)胞中的生物系統(tǒng)的活性，該光學(xué)工具具有如電荷或低核苷酸序列63的表面特性，并選擇性地與化學(xué)或生物材料反應(yīng)。
在與本發(fā)明一致的一個實施例中，使用無線電標(biāo)簽的光學(xué)工具58的一個例子是作為一個生物探針(biological probe)陣列的一個元素，每個光學(xué)工具在內(nèi)部包含一個無線電標(biāo)簽58(MOET或NOET)，并在其表面上具有已知的低核苷酸63。一不同探針的陣列可以使用多個光阱來構(gòu)成，如在2001年6月20日申請，題為“可配置的動態(tài)三維陣列(Configurable Dynamic Three Dimensional Array)”的待出版的美國專利申請No.09/886,802中所描述的，該申請在此通過參考而引入。光阱既包含探針又可以向每個探針提供信號。當(dāng)給定的探針混雜于對應(yīng)的靶材料時，探針的質(zhì)量改變，來自該轉(zhuǎn)發(fā)器的信號將反映該質(zhì)量的變化。因此，可以很容易地識別所述有反應(yīng)的探針。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖25展示了具有杠桿臂65的光學(xué)杠桿64，該杠桿由多壁的碳納米管構(gòu)成。也可以利用單壁的碳納米管來形成杠桿64。
在與本發(fā)明一致的另一個實施例中，圖26展示了安裝了雙手柄66和67的圖25的杠桿64。手柄66，67可以是化學(xué)地附著于杠桿64的膠乳珠。也可以利用前述立體平版印刷將杠桿64以及手柄66和67作成一個整體。一般，手柄66，67是一個光學(xué)工具的一部分，其包含在該光學(xué)工具中以促進(jìn)通過光阱抓取該工具。
在本發(fā)明的另一個實施例中，可以利用光學(xué)工具充當(dāng)杠桿的支點(參見圖10B)。因為所有光學(xué)工具都可以用一個或多個光阱隨意地操縱，因此可能多個光阱可以對支點一側(cè)的杠桿25的一個區(qū)域(如珠結(jié)構(gòu)29)施加力，以提供更好的控制或者調(diào)整施加的力的大小。執(zhí)行某一動作所需要的力還可以是沿一個光學(xué)工具，如光學(xué)杠桿來分布，以避免在任一點施加破壞性的或其他施加過大的力或強(qiáng)度。
由于可以對上述光學(xué)工具做出不背離這里所包含的本發(fā)明范圍的一些改變，因此上面描述，如附圖中所示，說明書和權(quán)利要求書中包含的所有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)解釋為說明性的，而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種形成光學(xué)工具的方法，包括由尺寸和形狀適宜被至少一個光阱操縱的材料形成一種工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過從工具坯件中去除材料來實現(xiàn)所述成形步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述工具坯件是一個微球體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中通過鉆和蝕刻二者之一去除所述材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過采用聚合物的立體平版印刷來實現(xiàn)所述成形步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述蝕刻步驟是化學(xué)，光學(xué)和離子束之一。
7.一種光學(xué)工具，包括一主體，該主體由尺寸和形狀適宜被至少一個光阱操縱的材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括在一端的突起。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體是適合形成鎬的基本上矩形的晶體，所述鎬可以在材料中形成槽或縫。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起是圓錐形的，且適用于沖壓材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起適合用作螺絲刀，且所述突起具有一個平頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光學(xué)工具，進(jìn)一步包括在所述主體另一端的另一個突起。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)工具，其中所述另一個突起是圓錐形的，且適用于沖壓材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起是一個鉆頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起是適用于切割材料的尖頭刀片。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體在形狀上基本上呈圓柱形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)錘，所述主體的一端具有表面不規(guī)則的區(qū)域，形成該區(qū)域以產(chǎn)生相對增大的摩擦區(qū)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光學(xué)工具，其中所述主體的另一端成形為楔形。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)錘，并包括各向異性功能。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的光學(xué)工具，其中所述各向異性功能包括所述主體的一端具有正電荷區(qū)，所述主體的另一端具有負(fù)電荷區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)工具，其中所述主體是微毛細(xì)管和碳納米管二者之一。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)工具，其中所述微毛細(xì)管和所述碳納米管二者之一包括各向異性功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的光學(xué)工具，其中所述各向異性功能包括所述主體的一端具有導(dǎo)致酸性的化學(xué)藥品涂層，所述主體的另一端具有導(dǎo)致堿性的化學(xué)藥品涂層。
24.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)毛細(xì)管。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)毛細(xì)管包括表面不平整區(qū)域，所述區(qū)域具有相對增大的潤滑性。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)毛細(xì)管是小管和開縫的尖嘴二者之一。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的光學(xué)工具，其中所述小管和所述開縫的尖嘴二者之一包括斜角形狀的一端。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)毛細(xì)管包括用于獲得設(shè)置在所述主體一端的樣品的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)毛細(xì)管包括位于所述主體一端的用于增加潤滑性的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)錘，所述主體的一端包括用于產(chǎn)生增大的摩擦區(qū)的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括用于取樣的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的光學(xué)工具，其中所述取樣裝置包括半球，空心圓筒，以及形成光學(xué)杯的空心設(shè)備之一。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的光學(xué)工具，進(jìn)一步包括用于所述每個光學(xué)杯的可閉合的蓋。
34.根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)毛細(xì)管是帶有膠乳珠的碳納米管，所述膠乳珠共價地粘合在所述碳納米管的一端。
35.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體進(jìn)一步包括用于施加扭矩的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的光學(xué)工具，其中所述扭矩施加裝置包括光學(xué)扳手。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手包括嵌入空腔。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手包括突出頭。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手是一個包括方形模板的開口式光學(xué)扳手。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手是包括內(nèi)嵌多邊形空腔的光學(xué)插座。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手包括多邊形頭。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)扳手包括多邊形模板。
43.根據(jù)權(quán)利要求35的光學(xué)工具，其中所述扭矩施加裝置是包括嵌入十字頭的光學(xué)螺絲刀。
44.根據(jù)權(quán)利要求35的光學(xué)工具，其中所述扭矩施加裝置是包括具有突出的十字頭的光學(xué)螺絲刀。
45.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述光阱用于向所述主體施加一旋轉(zhuǎn)力，并使所述主體圍繞預(yù)定的旋轉(zhuǎn)軸移動。
46.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)刻印機(jī)，用于在基底上印制活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)用于作化驗?zāi)康牡慕⒕仃?creating arry)或用于固定更大量結(jié)構(gòu)的增長。
47.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)刻印機(jī)是用于在材料和基底之一上形成圖案，商標(biāo)，和徽標(biāo)其中之一的方式。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)刻印機(jī)包括一個內(nèi)嵌字符。
49.根據(jù)權(quán)利要求47的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)刻印機(jī)包括壓出部分。
50.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作牽引器。
51.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作鋤。
52.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光鑷和光學(xué)開張器之一。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的光學(xué)工具，進(jìn)一步包括置于所述光鑷每一端的珠結(jié)構(gòu)，每個所述珠結(jié)構(gòu)可通過所述光阱而移動。
54.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括放射性物質(zhì)。
55.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括磁性端。
56.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括帶相反電荷的兩側(cè)。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的光學(xué)工具，其中所述磁性端吸引工件中相反極性的鐵磁性元件或順磁元件之一，并排斥所述工件中的抗磁性元件。
58.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，進(jìn)一步包括置于所述主體中的空腔。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的光學(xué)工具，其中一微轉(zhuǎn)發(fā)器置于所述空腔中。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的光學(xué)工具，其中所述微轉(zhuǎn)發(fā)器包括伸出的天線。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的光學(xué)工具，其中所述微轉(zhuǎn)發(fā)器是無線電收發(fā)機(jī)，其通過接收預(yù)定信號來激活發(fā)射。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的光學(xué)工具，其中光學(xué)工具的表面特性包括電荷和低核苷酸序列二者之一，其選擇性地與化學(xué)和生物材料之一反應(yīng)。
63.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)杠桿。
64.根據(jù)權(quán)利要求63的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)杠桿包括單壁和多壁碳納米管二者之一。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的光學(xué)工具，其中所述光學(xué)杠桿進(jìn)一步包括至少一個固定于所述光學(xué)杠桿上的手柄。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的光學(xué)工具，其中所述手柄是化學(xué)附著于所述光學(xué)杠桿上的膠乳珠。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的光學(xué)工具，其中利用立體平版印刷將所述光學(xué)杠桿和所述至少一個手柄作為一個部分而構(gòu)成。
68.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)工具，其中膠乳珠粘合到所述碳納米管上。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的光學(xué)工具，其中所述膠乳珠用作支點。
70.一種生物探針，包括一無有線電標(biāo)簽的光學(xué)工具，其由至少一個光阱操縱，所述無線電標(biāo)簽具有一個表面，在該表面上設(shè)置預(yù)定的低核苷酸。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的生物探針，其中所述光學(xué)工具包括轉(zhuǎn)發(fā)器。
72.一種識別生物探針的方法，包括利用至少一個光阱操縱無線電標(biāo)簽的光學(xué)工具；利用所述光阱激活探針中轉(zhuǎn)發(fā)器的信號；使探針與對應(yīng)的靶材料混合；監(jiān)測來自所述轉(zhuǎn)發(fā)器的信號變化，所述變化反映該探針的質(zhì)量變化；以及通過所述質(zhì)量變化識別該探針。
73.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起是鋸條。
74.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體適合用作光學(xué)研磨器。
75.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)工具，其中所述突起適合用作劃線器。
76.一種用工件操縱物體的方法，包括用至少一個光阱控制工件；在至少一個光阱的光照中抓取該物體；以及用該物體操縱該工件。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的方法，其中所述物體是一光學(xué)工具。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中所述光學(xué)工具從主要由錘，刀片，鎬，扳手，鋸，鉆，沖頭，銼和螺絲刀構(gòu)成的組中選擇。
79.根據(jù)權(quán)利要求61的方法，其中所述微轉(zhuǎn)發(fā)器適合用作微米光學(xué)電子工具(MOET)或納米光學(xué)電子工具(NOET)中之一。
80.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括一個部分，該部分被一組成分中的一個功能化，該組成分主要包括電荷，磁性，放射性，氫鍵結(jié)合，疏水，親水，酸性和堿性功能團(tuán)。
81.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)工具，其中所述主體包括用一成分標(biāo)明的部分，該成分是主要由轉(zhuǎn)發(fā)器，染料，金屬的，量子點，熒光的，化學(xué)發(fā)光的，磷光體，放射性的，催化的，和酶標(biāo)簽構(gòu)成的組中的成分。
82.一種在基底上印制至少一個亞微米尺寸標(biāo)識符的方法，包括在光學(xué)工具上涂敷印制材料；在基底上按壓所述光學(xué)工具從而將所述印制材料印制成亞微米尺寸的標(biāo)識符。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中亞微米尺寸標(biāo)識符是標(biāo)簽，商標(biāo)，標(biāo)志，序號，條形碼和數(shù)據(jù)矩陣中之一。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中亞微米尺寸標(biāo)識符是用于印制所述印制材料的點，該印制材料是在基底上用于為化驗創(chuàng)建矩陣或用于固定更大量結(jié)構(gòu)的增長的活性物質(zhì)。
85.根據(jù)權(quán)利要求84的方法，其中所述活性物質(zhì)包括低核苷酸，抗體原，抗體，多糖和催化劑中之一。
86.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，進(jìn)一步包括激活所述印制材料。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的方法，其中所述激活步驟包括將利用所述印制材料印制的基底暴露在光，化學(xué)藥品和熱其中之一中。
全文摘要
微米尺寸和納米尺寸工具(69)分別稱為MOTS和NOTS，在光阱(70)的光照(71)中被操縱，并能夠改變工件(68)的物理，化學(xué)或電子結(jié)構(gòu)或定向。
文檔編號B82B3/00GK1549767SQ02817082
公開日2004年11月24日 申請日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者劉易斯·格魯貝爾, 肯尼思·布拉德利, 布拉德利, 劉易斯 格魯貝爾 申請人:阿爾利克斯公司