專利名稱:顯微定位加力觀測板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種新型的顯微定位加力觀測板,屬于顯微觀察測試及微細加工技術(shù)。
背景技術(shù):
利用光學顯微鏡觀察微觀物體形貌是一種常用手段。被觀察樣品往往被涂附在載玻片上,這種方法至今仍被廣泛使用。本發(fā)明是對顯微承載觀測板的創(chuàng)新和改進。
在很多情況下,需要對被觀測物體進行較長時間的跟蹤觀察,進行以自身為對照的縱向比較,因此需要準確定位,保證原位觀察。在一些較特殊情況下,還需要觀測物體在外界刺激下的形態(tài)改變。形態(tài)與功能相輔相成,形態(tài)是功能的一種表現(xiàn),功能的改變必然伴隨著形態(tài)的變化。由我國外籍院士馮元楨開辟的一個新興研究領(lǐng)域生物力學,就是觀察微生物體及其組織、細胞在各種受力環(huán)境下的形態(tài)變化,從而了解其功能的變化。常采用以下三種模擬加力方式基底變形、流體形變、加壓形變?,F(xiàn)有觀測方法利用載玻片通過顯微量尺測量,(接物或目鏡測微計)直接觀測或采用圖像處理的方式觀察。首先,傳統(tǒng)的載玻片僅能實現(xiàn)流體沖刷形變,模擬加力形式有限。并且顯微量尺定位范圍小,結(jié)構(gòu)單一,測量較大尺寸時,需借助于精密位移和光柵測微裝置,僅適于特定位置微觀物體的觀測;采用圖像處理的方式對設(shè)備要求高,費用昂貴,觀察周期長。因此,用現(xiàn)有的方法難以實現(xiàn)大面積范圍內(nèi)定位加力觀察。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種簡單實用的顯微定位加力觀測板,既能實現(xiàn)準確顯微定位觀測,又能實現(xiàn)各種加力方式。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是顯微定位加力觀測板,其特征在于由用于顯微定位及比較觀察的微結(jié)構(gòu)層和用于承載加力板的基底組合而成,所述的微結(jié)構(gòu)層上有圖形或標注,通過微結(jié)構(gòu)層的圖形或標注對比觀察判斷被觀察物大小、形狀,實現(xiàn)定位觀測。
基底材料可以選擇多種硬質(zhì)及軟質(zhì)材料,如石英、玻璃,金屬、有機聚合物等?;椎耐庑纬叽缈勺?,形狀多樣。微結(jié)構(gòu)層的選擇能適應透射或反射光測量及易于加工成形的各種材料,如光學玻璃、有機薄膜、金屬層、光刻膠層。微結(jié)構(gòu)和基底組合方式多樣,結(jié)構(gòu)基底可以采用同一種材料,即微結(jié)構(gòu)直接成型于基底上;也可以為不同材料,采用各種封裝形式將基底與微結(jié)構(gòu)層組合在一起,如微結(jié)構(gòu)層貼附在基底上、微結(jié)構(gòu)層置于兩層基底之間。
一般顯微鏡的放大倍率從幾十到幾百倍,所觀測的物體大小在微米量級,微結(jié)構(gòu)周期以被觀測物的大小為參照,從幾微米到毫米量級并可適量調(diào)整。不同區(qū)域圖形周期可變,微結(jié)構(gòu)深度從亞微米量級到毫米量級??梢圆捎酶鞣N標注方法或根據(jù)不同區(qū)域的圖形來定位和初步判斷大小。微結(jié)構(gòu)圖形及標注包括以下幾種(1)相同形狀圖形的規(guī)則及不規(guī)則排布(包括線條、圓形、三角形、矩形以及多邊形);(2)各種形狀的組合排布(各種圖形間隔排布、不同區(qū)域選用不同圖形);(3)采用直角坐標、極坐標及其擴展方式標注和附加刻度標尺;本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(1)方法實用、簡單,微結(jié)構(gòu)圖形多樣,定位方式靈活;(2)基底材料多樣,適用于各種模擬加力方式;(3)利用不同尺寸的微結(jié)構(gòu)圖形與所觀測的結(jié)構(gòu)相比較,方便地測定其結(jié)構(gòu)尺寸。
(4)可以用于觀測同一種被測物,也可將不同的被測物涂附在不同的區(qū)域進行對比觀察。
(5)操作使用方便,成本低廉,污染小。
總之,本發(fā)明用微細加工的方法制作不同形狀的微結(jié)構(gòu)或標尺用作顯微定位及對比基準,再將微結(jié)構(gòu)層與基底層采用多種方式組合得到顯微定位加力觀測板,可廣泛應用于生物力學、細胞學等多種需要顯微形貌觀測的領(lǐng)域。如受激觀測、定位觀察、對比觀察、細胞計數(shù)、被測物大小及類型初步判定。
圖1是本發(fā)明實施例1,單一規(guī)則圖形排布的微結(jié)構(gòu)示意圖,子圖形為正六邊形,觀測板的外形也為正六邊形周期100微米;圖2是本發(fā)明實施例2,多種圖形組合排布微結(jié)構(gòu)示意圖,圖形由相同大小的正方形和圓形交替排列;圖3是本發(fā)明實施例3,不同區(qū)域采用不同大小圖形的微結(jié)構(gòu)示意圖,圖形由不同大小的矩形組成,微圖形周期變化,從50微米~200微米。。
圖4是本發(fā)明實施例4,不同區(qū)域采用不同圖形的微結(jié)構(gòu)示意圖,整個外形為圓形,而在不同的扇形區(qū)域內(nèi)微圖形不同,有六邊形、五邊形、三角形、扇形等,而且周期也不同從50微米~200微米;圖5是本發(fā)明實施例5,標注方式定位示意圖,利用在對角線上標注字母,劃分子區(qū)域;圖6是本發(fā)明實施例6,極坐標和直角坐標標注方式定位的示意圖,既有X、Y軸,也有不同半徑的園環(huán)及角度標志;圖7是本發(fā)明實施例7,采用標注及不同圖形結(jié)合定位示意圖。圖形由內(nèi)至外線寬不同,同時還采用了標注。既可以從圖形上加以區(qū)分,也可以通過標注來定位;圖8是本發(fā)明實施例8,實際制作出的觀測板顯微照片,一部分為圓形另外一部分為正方形,周期都為100微米;圖9是本發(fā)明基底與微結(jié)構(gòu)圖形結(jié)合的三種結(jié)構(gòu)形式,1是微結(jié)構(gòu)層,2是基底層。其中圖9a是結(jié)構(gòu)基底采用同一種材料,即微結(jié)構(gòu)直接成型于基底上;圖9b是微結(jié)構(gòu)層貼附在基底上,圖9c下圖是另外一種組合方式,即采用三明治的方式將微結(jié)構(gòu)層置于兩層基底之間。
具體實施方式
實施例1是單一規(guī)則圖形——正六邊形排布的微結(jié)構(gòu),其周期大小固定,為100微米,整個觀測板的外部形狀為六邊形。顯微定位加力觀測板采用硬質(zhì)光學玻璃材料,微結(jié)構(gòu)層通過光刻和濕法刻蝕直接制作在玻璃表面,采用圖9所示的第一種方式,浮雕深度為20微米。用于細胞計數(shù),通過計算小區(qū)域內(nèi)細胞的數(shù)目,可以推算出細胞的濃度。
實施例2是圓形和正方形兩種圖形混合排布微結(jié)構(gòu),周期為10微米,觀測板外部形狀為方形?;撞捎密涃|(zhì)塑料,微結(jié)構(gòu)層是通過復制的方法制作在硅橡膠膜層,采用圖9所示的第二種方式并將微結(jié)構(gòu)層貼附在基底上,用于大鼠頜細胞培育和觀察。采用基底形變的形式對細胞加力,細胞受牽張發(fā)生形變,模擬咀嚼時的實際狀態(tài)。
實施例3是在不同區(qū)域制作形狀相同,而大小不同的圖形微結(jié)構(gòu),子圖形都為正方形,而周期變化從50微米~200微米。基底和微結(jié)構(gòu)層均采用硅橡膠材料,采用圖9所示的第一種方式,通過膜壓復制的方法來制作微結(jié)構(gòu)。可以用作標準板通過對比檢測被測物大小,(如用于玻璃微珠直徑檢測)。同時還可以通過基底形變和加壓形變來觀測細胞的受激反應。
實施例4,不同區(qū)域采用不同大小、不同圖形的微結(jié)構(gòu),圖形周期從10微米到500微米,形狀有六邊形、五邊形、三角形、扇形等。通過與微結(jié)構(gòu)圖形比對,可以快速估計被觀測物大小、形狀,初步判定類型(如各種類型的細胞有不同的外形,通過外形比對,初步確定被測未知細胞類型)?;撞捎檬⒉A?,用光刻的方法在光致抗蝕劑上制作微結(jié)構(gòu),采用圖9所示的第二種組合方式。
前面的幾個實施例是通過不同圖形來定位,實施例5、6是通過標注來定位。實施例5是在對角線上標注字母,劃分子區(qū)域。實施例6是極坐標和直角坐標標注方式定位,既有X、Y軸,也有不同半徑的園環(huán)及角度標志??梢杂米帜?、數(shù)字等各種符號和實際的顯微標尺在圖形內(nèi)外來標注、定位。實施例7是同時采用圖形和標尺定位的元件圖,圖形由內(nèi)至外線寬不同,從圖形上加以區(qū)分,同時還采用了標注。這三個實施例都是通過激光直接燒蝕的方法在塑料基底上制作微結(jié)構(gòu)。將被測物加載在顯微觀測板上后,由于有定位標記,基片被移動或長時間后可以快速尋找到需觀測的特定位置。
實施例8是兩種不同圖形的顯微定位加力板,一部分為圓形和另外一部分為正方形,周期都為100微米。在帶鉻玻璃板上用激光直寫的方法制作鉻圖形,實際元件的顯微圖片如圖8所示。用于流體沖刷形變下觀測細胞形變和用不同的圖形來定位。
權(quán)利要求
1.顯微定位加力觀測板,其特征在于由用于顯微定位及比較觀察的微結(jié)構(gòu)層和用于承載加力板的基底組合而成,所述的微結(jié)構(gòu)層上有圖形或標注,通過微結(jié)構(gòu)層上的圖形或標注,對比觀察判斷被觀察物大小、形狀,實現(xiàn)定位觀測。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)層為適合透射或反射測量,且易于加工材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的適合透射或反射測量,且易于加工材料為光學玻璃、有機薄膜、金屬層、光刻膠層。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的基底為硬質(zhì)或軟質(zhì)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的硬質(zhì)材料為玻璃、石英、金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的軟質(zhì)材料為塑料、有機膜層。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)層及基底采用同一種材料,微結(jié)構(gòu)直接成型于基底上;或為不同材料,采用封裝形式將基底與微結(jié)構(gòu)層組合在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)層和基底的組合形式為微結(jié)構(gòu)層貼附于基底上,或微結(jié)構(gòu)層置于兩層基底之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)層的圖形包括以下幾種(1)相同形狀圖形的規(guī)則及不規(guī)則排布,包括線條、圓形、三角形、矩形以及多邊形;(2)各種形狀的組合排布,各種圖形間隔排布或不同區(qū)域選用不同圖形或不同大小的同種圖形。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測板,其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)標注包括以下幾種(1)采用直角坐標及其擴展方式標注;(2)采用極坐標及其擴展方式標注;(3)采用對比刻度標尺標注。
專利摘要
本發(fā)明公開一種全新的顯微定位加力觀測板,由用于顯微定位及比較觀察的微結(jié)構(gòu)層和用于承載加力板的基底組合而成,通過微結(jié)構(gòu)層的圖形或標注對比觀察判斷被觀察物大小、形狀,實現(xiàn)定位觀測。本發(fā)明用微細加工的方法制作不同形狀的微結(jié)構(gòu)或標尺用作顯微定位及對比基準,再將微結(jié)構(gòu)層與基底層采用多種方式組合得到顯微定位加力觀測板。本發(fā)明可用于生物力學、細胞學等多種需要顯微形貌觀測的領(lǐng)域,如細胞受激反應觀測、定位觀察、對比觀察、細胞計數(shù)、被測物大小及類型初步判定,具有方法實用、簡單;加力方式靈活、多樣;低成本、低污染等優(yōu)點。
文檔編號G01Q30/00GKCN1796927SQ200410098974
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月22日
發(fā)明者鄧啟凌, 杜春雷, 李志華, 潘麗, 侯德勝 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan