可攜式雷射鑷夾系統設計與製作

Abstract

雷射鑷夾（Laser Tweezers）是一套跨領域的高科技，結合了光電科技、微機電概念、電控工程、電腦技術等應用科學所完成的一套生物科技儀器。雷射鑷夾利用基礎物理中光壓產生力的機制，可以捕捉、搬運、與操控大小約在 數量級左右的微小物體或是生物體，是生物與醫學上的研究利器。在這論文中，我們從光學設計到機械加工，將原本在光學桌上數公尺大小的系統，濃縮製成一套可攜式的雷射鑷夾系統（Mobile Laser Tweezers System），大小僅 。此外，我們將鑷夾的功能與電腦相結合，加入電腦化自動控制（Automation）的功能，除了可程式化（Programmable）以提高操控的精確性之外，也可以直接使用一般的電腦搖桿來操作雷射鑷夾，增加使用者的方便性。我們可以帶著這樣的雷射鑷夾系統，主動出擊，走出實驗室，到任何地方做實驗，增加雷射鑷夾的使用彈性。在這生物科技時代來臨的二十一世紀，我們相信，這套可攜式自動控制雷射鑷夾系統，可以更廣泛地應用在生物醫學的研究上面，藉以提昇人類的醫療水準與健康的生活。

Laser tweezers is a newly developed instrument, which makes possible the manipulation of the micrometer-wide micro-optical particles under a microscope. It combines the fundamental science of physics, and the high-tech engineering of electro-optics, MEMS, electrics, and computers. In this work, we design and fabricate a mobile laser tweezers system of in dimensions, so that it can be operated outdoors. In addition, we automate this laser tweezers for a convenient and precise operation with a computer control system including a common PC compatible joystick. We believe that this automated mobile laser tweezers system can be broadly applied to many bio and medical researches in the 21st century.