專利名稱:顯微定位加力觀測(cè)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(cè)板，屬于顯微觀察測(cè)試及微細(xì)加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
利用光學(xué)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(duì)顯微承載觀測(cè)板的創(chuàng)新和改進(jìn)。
在很多情況下，需要對(duì)被觀測(cè)物體進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤觀察，進(jìn)行以自身為對(duì)照的縱向比較，因此需要準(zhǔn)確定位，保證原位觀察。在一些較特殊情況下，還需要觀測(cè)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(gè)新興研究領(lǐng)域生物力學(xué)，就是觀察微生物體及其組織、細(xì)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(cè)方法利用載玻片通過顯微量尺測(cè)量，(接物或目鏡測(cè)微計(jì))直接觀測(cè)或采用圖像處理的方式觀察。首先，傳統(tǒng)的載玻片僅能實(shí)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(cè)量較大尺寸時(shí)，需借助于精密位移和光柵測(cè)微裝置，僅適于特定位置微觀物體的觀測(cè)；采用圖像處理的方式對(duì)設(shè)備要求高，費(fèi)用昂貴，觀察周期長(zhǎng)。因此，用現(xiàn)有的方法難以實(shí)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(jiǎn)單實(shí)用的顯微定位加力觀測(cè)板，既能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確顯微定位觀測(cè)，又能實(shí)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(cè)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(biāo)注，通過微結(jié)構(gòu)層的圖形或標(biāo)注對(duì)比觀察判斷被觀察物大小、形狀，實(shí)現(xiàn)定位觀測(cè)。
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(jī)聚合物等?；椎耐庑纬叽缈勺儯螤疃鄻?。微結(jié)構(gòu)層的選擇能適應(yīng)透射或反射光測(cè)量及易于加工成形的各種材料，如光學(xué)玻璃、有機(jī)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(cè)的物體大小在微米量級(jí)，微結(jié)構(gòu)周期以被觀測(cè)物的大小為參照，從幾微米到毫米量級(jí)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(jí)到毫米量級(jí)?？梢圆捎酶鞣N標(biāo)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(biāo)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(biāo)、極坐標(biāo)及其擴(kuò)展方式標(biāo)注和附加刻度標(biāo)尺；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)(1)方法實(shí)用、簡(jiǎn)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(cè)的結(jié)構(gòu)相比較，方便地測(cè)定其結(jié)構(gòu)尺寸。
(4)可以用于觀測(cè)同一種被測(cè)物，也可將不同的被測(cè)物涂附在不同的區(qū)域進(jìn)行對(duì)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(xì)加工的方法制作不同形狀的微結(jié)構(gòu)或標(biāo)尺用作顯微定位及對(duì)比基準(zhǔn)，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(cè)板，可廣泛應(yīng)用于生物力學(xué)、細(xì)胞學(xué)等多種需要顯微形貌觀測(cè)的領(lǐng)域。如受激觀測(cè)、定位觀察、對(duì)比觀察、細(xì)胞計(jì)數(shù)、被測(cè)物大小及類型初步判定。



圖1是本發(fā)明實(shí)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(cè)板的外形也為正六邊形周期100微米；圖2是本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)施例5，標(biāo)注方式定位示意圖，利用在對(duì)角線上標(biāo)注字母，劃分子區(qū)域；圖6是本發(fā)明實(shí)施例6，極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)標(biāo)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(biāo)志；圖7是本發(fā)明實(shí)施例7，采用標(biāo)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(shí)還采用了標(biāo)注。既可以從圖形上加以區(qū)分，也可以通過標(biāo)注來定位；圖8是本發(fā)明實(shí)施例8，實(shí)際制作出的觀測(cè)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(shí)施方式
實(shí)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(gè)觀測(cè)板的外部形狀為六邊形。顯微定位加力觀測(cè)板采用硬質(zhì)光學(xué)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(xì)胞計(jì)數(shù)，通過計(jì)算小區(qū)域內(nèi)細(xì)胞的數(shù)目，可以推算出細(xì)胞的濃度。
實(shí)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(cè)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(fù)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(xì)胞培育和觀察。采用基底形變的形式對(duì)細(xì)胞加力，細(xì)胞受牽張發(fā)生形變，模擬咀嚼時(shí)的實(shí)際狀態(tài)。
實(shí)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?；缀臀⒔Y(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(fù)制的方法來制作微結(jié)構(gòu)?？梢杂米鳂?biāo)準(zhǔn)板通過對(duì)比檢測(cè)被測(cè)物大小，(如用于玻璃微珠直徑檢測(cè))。同時(shí)還可以通過基底形變和加壓形變來觀測(cè)細(xì)胞的受激反應(yīng)。
實(shí)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(duì)，可以快速估計(jì)被觀測(cè)物大小、形狀，初步判定類型(如各種類型的細(xì)胞有不同的外形，通過外形比對(duì)，初步確定被測(cè)未知細(xì)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(gè)實(shí)施例是通過不同圖形來定位，實(shí)施例5、6是通過標(biāo)注來定位。實(shí)施例5是在對(duì)角線上標(biāo)注字母，劃分子區(qū)域。實(shí)施例6是極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)標(biāo)注方式定位，既有X、Y軸，也有不同半徑的園環(huán)及角度標(biāo)志?？梢杂米帜浮?shù)字等各種符號(hào)和實(shí)際的顯微標(biāo)尺在圖形內(nèi)外來標(biāo)注、定位。實(shí)施例7是同時(shí)采用圖形和標(biāo)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(shí)還采用了標(biāo)注。這三個(gè)實(shí)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(cè)物加載在顯微觀測(cè)板上后，由于有定位標(biāo)記，基片被移動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間后可以快速尋找到需觀測(cè)的特定位置。
實(shí)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(shí)際元件的顯微圖片如圖8所示。用于流體沖刷形變下觀測(cè)細(xì)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(cè)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(biāo)注，通過微結(jié)構(gòu)層上的圖形或標(biāo)注，對(duì)比觀察判斷被觀察物大小、形狀，實(shí)現(xiàn)定位觀測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測(cè)板，其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)層為適合透射或反射測(cè)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(cè)板，其特征在于所述的適合透射或反射測(cè)量，且易于加工材料為光學(xué)玻璃、有機(jī)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(cè)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(cè)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(cè)板，其特征在于所述的軟質(zhì)材料為塑料、有機(jī)膜層。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯微定位加力觀測(cè)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?yàn)椴煌牧?，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(cè)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(cè)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(cè)板，其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)標(biāo)注包括以下幾種(1)采用直角坐標(biāo)及其擴(kuò)展方式標(biāo)注；(2)采用極坐標(biāo)及其擴(kuò)展方式標(biāo)注；(3)采用對(duì)比刻度標(biāo)尺標(biāo)注。
專利摘要
本發(fā)明公開一種全新的顯微定位加力觀測(cè)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(biāo)注對(duì)比觀察判斷被觀察物大小、形狀，實(shí)現(xiàn)定位觀測(cè)。本發(fā)明用微細(xì)加工的方法制作不同形狀的微結(jié)構(gòu)或標(biāo)尺用作顯微定位及對(duì)比基準(zhǔn)，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(cè)板。本發(fā)明可用于生物力學(xué)、細(xì)胞學(xué)等多種需要顯微形貌觀測(cè)的領(lǐng)域，如細(xì)胞受激反應(yīng)觀測(cè)、定位觀察、對(duì)比觀察、細(xì)胞計(jì)數(shù)、被測(cè)物大小及類型初步判定，具有方法實(shí)用、簡(jiǎn)單；加力方式靈活、多樣；低成本、低污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01Q30/00GKCN1796927SQ200410098974
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan