(57)【要約】【課題】一つ以上の光トラップによる作用を介して操作される材料から形成されるＭＯＴおよびＮＯＴの新規なパレットを提供すること。【解決手段】マイクロメータおよびナノメータのサイズのツール（それぞれをＭＯＴおよびＮＯＴと呼ぶ）は光トラップによって操作され、ワークピースの物理的、化学的あるいは電気的構造または向きを変更することができる。【選択図】図２７
2005500914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ツールを形成する方法であって、
少なくとも一つの光トラップによる操作に適合されたサイズおよび形状の材料からツールを形成することを包含する方法。
【請求項２】
前記形成するステップは、ツールブランクから材料を除去することによって実現される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツールブランクは小球体（マイクロスフィア）である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記材料は、ドリルで穴を開けること、およびエッチングの一方によって除去される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記形成するステップは、ポリマーを用いるステレオリソグラフィによって実現される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記エッチングステップは、ケミカルエッチング、光学エッチング、およびイオンビームエッチングの一つである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの光トラップによる操作に適合されたサイズおよび形状の材料から形成された本体を備えている光学ツール。
【請求項８】
前記本体は、一端に突起を備えている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項９】
前記本体は、材料において溝あるいはスロットを形成することができるピックを形成するように適合された実質的に矩形の結晶である請求項７に記載の光学ツール。
【請求項１０】
前記突起は、円錐状であり、材料に穴を開けるように適合されている請求項８に記載の光学ツール。
【請求項１１】
前記突起は、スクリュードライバとして使用されるように適合されており、前記突起は平らな頭部を有する請求項８に記載の光学ツール。
【請求項１２】
前記本体の他の端に他の突起をさらに備えている請求項１０に記載の光学ツール。
【請求項１３】
前記他の突起は円錐状であり、材料に穴を開けるように適合されている請求項１２に記載の光学ツール。
【請求項１４】
前記突起はドリル用ビットである請求項8に記載の光学ツール。
【請求項１５】
前記突起は材料を切るように適合された先の尖った刃である請求項８に記載の光学ツール。
【請求項１６】
前記本体は、実質的に円筒状の形状である請求項７に記載の光学ツール。
【請求項１７】
前記本体は光ハンマとして使用されるように適合されており、前記本体の一端は、相対的に摩擦が増している領域を作り出すように不規則に形成された表面の領域を有する請求項１６に記載の光学ツール。
【請求項１８】
前記本体の他の端は、楔状の形状に形成されている請求項１７に記載の光学ツール。
【請求項１９】
前記本体は光ハンマとして使用されるように適合されており、異方的な機能を有する請求項１６に記載の光学ツール。
【請求項２０】
前記異方的な機能は、正に帯電された領域を有する前記本体の一端と、負に帯電された領域を有する前記本体の他の端とを有する請求項１９に記載の光学ツール。
【請求項２１】
前記本体はマイクロキャピラリおよびカーボンナノチューブの一方である請求項１６に記載の光学ツール。
【請求項２２】
前記マイクロキャピラリおよびカーボンナノチューブの一方は、異方的な機能を有している請求項２１に記載の光学ツール。
【請求項２３】
前記異方的な機能は、酸性にする化学物質のコーティングを有する前記本体の一端と、塩基性にする化学物質のコーティングを有する前記本体の他の端とを有する請求項２２に記載の光学ツール。
【請求項２４】
前記本体は、光キャピラリとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項２５】
前記光キャピラリは、不規則な表面の領域を有しており、前記領域は相対的に増加した潤滑性を有している請求項２４に記載の光学ツール。
【請求項２６】
前記光キャピラリは、細管およびスロット付きのダボ穴の一方である請求項２４に記載の光学ツール。
【請求項２７】
前記細管および前記スロット付きのダボ穴の一方は、角度のついた形状である一端を有している請求項２６に記載の光学ツール。
【請求項２８】
前記光キャピラリは、前記本体の一端に置かれたサンプルを取得する手段を有している請求項２４に記載の光学ツール。
【請求項２９】
前記光キャピラリは、前記本体の一端に置かれた潤滑性を増加させる手段を有している請求項２４に記載の光学ツール。
【請求項３０】
前記本体は、光ハンマとして使用されるように適合されており、前記本体の一端は、摩擦の増加した区域を生み出す手段を有している請求項１６に記載の光学ツール。
【請求項３１】
前記本体はサンプリング手段を有している請求項７に記載の光学ツール。
【請求項３２】
前記サンプリング手段は、半球、中空の円筒および、光カップを形成する中空の装置の一つを備えている請求項３１に記載の光学ツール。
【請求項３３】
前記光カップのそれぞれについて、閉じることができる蓋をさらに備えている請求項３２に記載の光学ツール。
【請求項３４】
前記光キャピラリは、一端に共有結合されたラテックスビーズを有するカーボンナノチューブである請求項２４に記載の光学ツール。
【請求項３５】
前記本体は、トルクを印加する手段をさらに備えている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項３６】
前記トルク印加手段は、光レンチを備えている請求項３５に記載の光学ツール。
【請求項３７】
前記光レンチは、差し込みキャビティを有している請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項３８】
前記光レンチは、突出している頭部を有している請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項３９】
前記光レンチは、正方形のテンプレートを有するオープン光レンチである請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項４０】
前記光レンチは、多角形の差し込みキャビティを有している光ソケットである請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項４１】
前記光レンチは多角形の頭部を有する請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項４２】
前記光レンチは、多角形のテンプレートテンプレートを有する請求項３６に記載の光学ツール。
【請求項４３】
前記トルク印加手段は、差し込みクロスヘッドを有する光スクリュードライバである請求項３５に記載の光学ツール。
【請求項４４】
前記トルク印加手段は、突出しているクロスヘッドを有する光スクリュードライバである請求項３５に記載の光学ツール。
【請求項４５】
前記光トラップは、前記本体に回転力を印加するために用いられ、前記本体を回転の所定の軸のまわりを動かす請求項７に記載の光学ツール。
【請求項４６】
前記本体は、検定のためのアレイを作成すること、およびより規模の大きい構造の発達を支えることの一方のために基板上に活性材料を印刷する光インプリンタとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項４７】
前記光インプリンタは、材料および基板の一方の上に、パターン、ブランド、およびロゴの一つを与えるために用いられる形状である請求項７に記載の光学ツール。
【請求項４８】
前記光インプリンタははめ込まれた文字を有している請求項４７に記載の光学ツール。
【請求項４９】
前記光インプリンタは押し出し部を有している請求項４７に記載の光学ツール。
【請求項５０】
前記本体は、リトラクタとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５１】
前記本体はくわとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５２】
前記本体は、光鉗子および光学式検鏡の一方として使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５３】
前記光学ツールは前記光鉗子のそれぞれの端に設けられたビーズ構造をさらに備えており、それぞれのビーズ構造は前記光トラップによって動かすことができる請求項５２に記載の光学ツール。
【請求項５４】
前記本体は放射性物質を有している請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５５】
前記本体は磁性端を有している請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５６】
前記本体は逆極性に帯電した側部を有している請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５７】
前記磁性端は、ワークピースにおける逆極性の強磁性体要素および常磁性体要素の一方を引き付け、前記ワークピースにおける反磁性体要素を反発する請求項５５に記載の光学ツール。
【請求項５８】
前記本体に配置されたキャビティをさらに備えている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項５９】
前記キャビティ内にマイクロトランスポンダが配置されている請求項５８に記載の光学ツール。
【請求項６０】
前記マイクロトランスポンダは延長されたアンテナを有している請求項５９に記載の光学ツール。
【請求項６１】
前記マイクロトランスポンダは、所定の信号の受信によって伝送が作動する無線送受信機である請求項６０に記載の光学ツール。
【請求項６２】
前記光学ツールの表面特性は、化学的および生物学的材料の一方に選択的に反応する電荷およびオリゴヌクレオチドシークエンスの一方を有している請求項６１に記載の光学ツール。
【請求項６３】
前記本体は、光レバーとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項６４】
前記光レバーは、単一壁構造のカーボンナノチューブおよび複数壁構造のカーボンナノチューブの一方を備えている請求項６３に記載の光学ツール。
【請求項６５】
前記光レバーは、前記光レバーに貼りつけられた少なくとも一つのハンドルをさらに備えている請求項６４に記載の光学ツール。
【請求項６６】
前記ハンドルは、前記光レバーに化学的に取り付けられたラテックスビーズである請求項６５に記載の光学ツール。
【請求項６７】
前記光レバーおよび前記少なくとも一つのハンドルは、ステレオリソグラフィ技術を用いて単一の構成要素として構成されている請求項６５に記載の光学ツール。
【請求項６８】
前記カーボンナノチューブにラテックスビーズが接着されている請求項２１に記載の光学ツール。
【請求項６９】
前記カーボンナノチューブにラテックスビーズが接着されている請求項２１に記載の光学ツール。
【請求項７０】
少なくとも一つの光トラップによって操作されるラジオタグのついた光学ツールを備えている生物学的プローブであって、
前記ラジオタグは、所定のオリゴヌクレオチドが配置される表面を有している生物学的プローブ。
【請求項７１】
前記光学ツールはトランスポンダを備えている請求項７０に記載の生物学的プローブ。
【請求項７２】
生物学的プローブを同定する方法であって、
少なくとも一つの光トラップを用いてラジオタグのついた光学ツールを操作し、
前記光学トラップを用いてプローブ内のトランスポンダにおいて信号を活性化し、
対応する目標材料を用いてプローブを混成させ、
プローブの質量変化を反映する、前記トランスポンダからの信号における変化をモニタし、
前記質量変化によってプローブを同定する方法。
【請求項７３】
前記突起はのこぎりの刃である請求項８に記載の光学ツール。
【請求項７４】
前記本体は光グラインダとして使用されるように適合されている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項７５】
前記突起はスクライブとして使用されるように適合されている請求項8に記載の光学ツール。
【請求項７６】
ワークピースで対象物を操作する方法であって、
少なくとも一つの光トラップで前記ワークピースを保持し、
少なくとも一つの光トラップの照明において前記対象物を把持し、
前記対象物で前記ワークピースを操作する方法。
【請求項７７】
前記対象物は光学ツールである、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記光学ツールは、ハンマ、刃、ピック、レンチ、のこぎり、ドリル、穴あけ器、やすりおよびスクリュードライバからなる群から選択される請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記マイクロトランスポンダは、マイクロメータ光学電気ツール（ＭＯＥＴ）およびナノメータ光学電気ツール（ＮＯＥＴ）の一方として使用されるように適合されている請求項６１に記載の光学ツール。
【請求項８０】
前記本体は、帯電、磁化、放射性、水素結合、疎水性、親水性、酸性および塩基性の機能グループからなる群のメンバによって機能的にされる部分を備えている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項８１】
前記本体は、トランスポンダ、色素、金属製、量子ドット、蛍光性、化学発光性、リン光性、放射性、触媒および酵素のラベルからなる群のメンバによってラベルがつけられている部分を備えている請求項７に記載の光学ツール。
【請求項８２】
基板上に少なくともサブミクロンサイズの識別子をインプリントする方法であって、
光学ツール上にインプリント用材料をコートし、
前記光学ツールを基板上に押しあてて、前記インプリント用材料をサブミクロンサイズの識別子の形態で与える方法。
【請求項８３】
サブミクロンサイズの識別子は、タグ、ブランド、ロゴ、シリアル番号、バーコード、およびデータマトリクスの一つである請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
サブミクロンサイズの識別子は、検定のためのアレイを作成すること、およびより規模の大きい構造の発達を支えることの一方のための、基板上の活性材料である前記インプリント用材料を与えるために用いられるドットである請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
前記活性材料は、オリゴヌクレオチド、抗原、抗体、多糖類および触媒の一つを有している請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記方法は、前記インプリント用材料を活性化することをさらに包含している請求項８２に記載の方法。
【請求項８７】
前記活性化するステップは、前記インプリント用材料でインプリントされた基板を光、化学物質および熱の一つにさらすことを包含している請求項８６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００１年８月３１日に出願された米国仮出願第６０／３１６，９１７号に基づく優先権を主張しており、それをここで援用する。
本発明は、光トラップによって操作可能である加工中の製品（ワークピース）の物理的、科学的あるいは電気的な構造または向きを変えるためのマイクロメータサイズの光学ツール（ＭＯＴ）およびナノメータサイズの光学ツール（ＮＯＴ）に関する。このようなツールを、集合的に光学ツールと呼ぶ。特に本発明は、光トラップによって操作されるＮＯＴおよびＭＯＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第４，８９３，８８６号（特許文献１）（図２７参照）においてアシュキンによって教示されているように、光「トラップ」で粒子は保持され、あるいは動かされる。光「トラップ」は光「ピンセット」とも呼ばれる。また、この分野では、複数の同時に生成され同時に制御される光トラップで複数の粒子を光学的に捕まえることも知られている（米国特許第６，５００，１０６号（特許文献２）参照）。三次元でトラップを制御しながら光学的にトラップすることによる対象の高度な操作も、例えば、BioRyx（登録商標）200システム（イリノイ州シカゴのアリックスインコーポレーテッドから入手可能）を用いて行われ得る。
【０００３】
光トラップの動作モードの一つの説明は、粒子を照らす集光された光ビームの勾配力が粒子の誘電定数に基づいてその粒子をトラップするということである。周囲を取り囲む媒体よりも高い誘電定数を有する粒子は、粒子のエネルギを最小限にすべく、光トラップの中の電界が最も高い領域へと移動する。
【０００４】
粒子を光学的に操作するために用いられ得る他のタイプの光トラップには、オプティカルボルテックス、オプティカルボトル、オプティカルローテータおよび光ケージがあるが、これらには限られない。オプティカルボルテックスは、周囲の媒体よりも低い誘電定数をもつ粒子、あるいは反射性の粒子、あるいは光トラップによってはねつけられる他のタイプの粒子を操作するのに有用であるゼロ電界の領域を囲む勾配を作り出す。そのエネルギを最小にするために、このような粒子は、電界が最も低い領域、すなわち、略整形されたレーザビームの焦点におけるゼロ電界の領域に移動する。オプティカルボルテックスは、ドーナツ（トロイド）の穴に酷似したゼロ電界領域を提供する。光学的な勾配は、ドーナツの周囲の電界が最も高い放射状である。光ボルテックスは、ドーナツの穴の中に小粒子を拘束する。その拘束は、ゼロ電界の線に沿ってボルテックスを小粒子の上を滑らせることによって実現される。
【０００５】
オプティカルボトルは、それがゼロ電界を焦点においてのみ有し、ボルテックスの端ではゼロでない電界を有するという点でオプティカルボルテックスとは異なる。オプティカルボトルは、小さすぎたり、吸収的すぎて、オプティカルボルテックスや光ピンセットでは捕まえることができない原子やナノクラスタを捕まえるのに有用である。ジェイ  アールト  及びエム  ジェイ  パジェット「高輝度領域に囲われた暗焦点を伴うビームの発生・光学ボトルビーム」オプティカルレター  ２５、１９１−１９３ページ。２０００年（非特許文献１）。
【０００６】
オプティカルローテータは、螺旋状のアームのパターンを提供する光トラップの一種である。パターンを変えることで、トラップされている対象物は回転する。エル  パターソン、エムピー  マクドナルド、ジェイ  アールト、ダブリュ  シベット、ピーイー  ブライアンド、及びケイ  ドラリア  「光学的にトラップされた微細粒子の制御された回転」サイエンス  ２９２巻、９１２−９１４ページ。２００１年（非特許文献２）。このクラスのツールは、非球面粒子を操作したり、ＭＥＭＳデバイスあるいはナノマシーナリを駆動するために有用である。
【０００７】
光ケージは、おおまかには、オプティカルボルテックスの巨視的ないとこである。光ケージは、大きすぎたり、反射的すぎる粒子、あるいは周囲の媒体よりも低い誘電定数をもつ粒子を取り囲む光トラップのリングを形成する。
【０００８】
一般的には、２００１年６月２０日に出願された「構成可能な動的な三次元アレイ」と題する米国特許出願第０９／８８６，８０２号（特許文献３）に教示されているように誘電性の粒子のアレイを形成する領域におけるような材料を操作するために、あるいは生物的または化学的な材料を操作および／または調べるためにトラップを用いる。米国特許第５，６４１，６３４号（特許文献４）および米国特許第６，００１，５７１号（特許文献５）には、ビーズベースのプローブと組み合わせられた小型化されたトランスポンダが記載されている。
【特許文献１】
米国特許第４，８９３，８８６号
【特許文献２】
米国特許第６，５００，１０６号
【特許文献３】
米国特許出願第０９／８８６，８０２号
【特許文献４】
米国特許第５，６４１，６３４号
【特許文献５】
米国特許第６，００１，５７１号
【非特許文献１】
ジェイ  アールト  及びエム  ジェイ  パジェット「高輝度領域に囲われた暗焦点を伴うビームの発生・光学ボトルビーム」オプティカルレター  ２５、１９１−１９３ページ。２０００年
【非特許文献２】
エル  パターソン、エムピー  マクドナルド、ジェイ  アールト、ダブリュ  シベット、ピーイー  ブライアンド、及びケイ  ドラリア  「光学的にトラップされた微細粒子の制御された回転」サイエンス  ２９２巻、９１２−９１４ページ。２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、先行技術の光学ツールは、ハンマ、のこぎり、ドリル、パンチ、やすり、レンチ、スクリュードライバ、レバー等の機能を提供することはできない。また、調査対象の材料から流動性のある、あるいは微粒子状のサンプルを得ることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ＭＯＴおよびＮＯＴの新規なパレットを提供する。ＭＯＴおよびＮＯＴは一つ以上の光トラップによる作用を介して操作される材料から形成される。
また本発明は、光トラップの照明において光学ツールを掴み、少なくとも一つの光トラップの照明において対象物（概してワークピースと呼ばれる）を任意で保持し、光学ツールでワークピースを操作することによって、光学ツールでワークピースを操作する方法を提供する。
【００１１】
本発明と適合した一実施形態において、光学ツールを形成する方法は、少なくとも一つの光トラップによる操作に適合されたサイズおよび形状の材料からツールを形成することを包含しており、その形成ステップは、ツールブランクからドリルで穴を開けること、あるいはエッチングよって、またはポリマーを用いるステレオリソグラフィによって材料を除去することで実現される。本発明と適合した一実施形態においては、ツールブランクは小球体（マイクロスフィア）である。
【００１２】
本発明と適合した他の実施形態においては、光学ツールは、少なくとも一つの光トラップによる操作に適合されたサイズおよび形状の材料から形成された本体を備えている。
【００１３】
本発明の範囲に含まれるＮＯＴおよびＭＯＴには、ハンマ、のこぎり、ドリル、パンチ、レバー、やすり、レンチ、スクリュードライバ、ナイフ、千枚通し、スクリュードライバ、レンチが含まれるが、これらには限られない。また調査対象の材料から流動体のあるいは微粒子状のサンプルを得るのに有用である光学ツールも含まれる。また、構造上にマーク、パターン、あるいはラベルを物理的に配置するスクライブとして作用する光学ツールも含まれる。さらに、ミクロンまたはサブミクロンサイズで材料にガイド、溝、井戸またはチャネルを物理的に刻む光学式グラインダも含まれる。さらに磁気を帯びた、または帯電した基板を有する光学ツール、および異方性の機能を有する光学ツールも含まれる。
【００１４】
ここで述べる全ての光学ツールは、光トラップによって操作され得る材料から構成される。大半の場合、その材料は誘電性である。他のアイテムと物理的に相互作用するために用いられるＭＯＴおよびＮＯＴの表面特性は、均質であっても不均質であってもよい。選択され得る表面特性には、空隙率（porosity）、堅さ、研摩性、潤滑性、および規則性が含まれるが、これらには限られない。ＭＯＴあるいはＮＯＴは、それぞれが異なる表面特性の領域を有していることもある。
【００１５】
多くの場合、ＭＯＴあるいはＮＯＴの機能は、それが構成される材料の選択のためのパラメータを設定することになる。他の材料をたたく、こじ開ける、他の材料にトルクを印加する、他の材料を切る、ひっかく、他の材料に穴を開ける、他の材料を砕く、磨耗させる、他の材料にドリルで穴を開ける、あるいは他の材料をやすりがけするために用いられる光学ツールは、好ましくは、それらが適用される材料よりも高い引っ張り強度および硬度を有する材料から構成される。
【００１６】
多くの場合、プラスチックはＭＯＴあるいはＮＯＴのための好ましい基板あるいはブランク材料であるが、ガラス、金属、シリカ、ダイアモンド、石英、キレート剤、ナイロンあるいは複合材料のような適している無機材料を選択することもある。同様に、適していれば、タンパク質、脂質、核酸および炭水化物のような有機材料を選択してもよい。光学ツールのいずれも、ＭＯＴあるいはＮＯＴを識別するために用いられる、色素、蛍光体、リン光体、量子ドット、金属製、トランスポンダ、触媒、酵素あるいは放射性、化学発光あるいはフォトクロミックな材料のようなラベルを基板内に有していてもよい。
【００１７】
本発明に適合した一実施形態において、植物あるいは動物の細胞、細胞小器官、タンパク質、多糖類および遺伝子材料が含まれるような材料を調べるために、キャピラリ機能を果たす中空構造のＭＯＴおよびＮＯＴを、流動性あるいは微粒子状のサンプル材料を抽出すべく、光トラップで配置して制御してもよい。
【００１８】
ＭＯＴおよびＮＯＴは、選択された作用を行うように機能をもたされたオブジェクトを有する。本発明と適合した一実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、一つ以上の帯電した領域、磁化された領域、あるいは放射性の領域を有してもよい。本発明に適合した他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、その上に形成された水素結合領域、疎水性領域、親水性領域、酸性領域あるいは塩基性領域を有してもよい。さらに本発明に適合したさらに他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、一つの帯電した、磁化されたあるいは放射性の領域を支える機能のみを有する単なるキャリア粒子であってもよい。
【００１９】
本発明と適合した他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、材料との相互作用に基づいて材料内の特性、構造あるいは生物学的システムを調べるために有用である異方的な機能を有して形成されてもよい。例えば、ＭＯＴあるいはＮＯＴは、それぞれの端部あるいは側部において、異なる電荷、異なる化学特性（疎水性対親水性、あるいは酸性対塩基性）、あるいは異なる表面の規則性を有していてもよい。このようなＭＯＴおよびＮＯＴは、本発明と適合した一実施形態による機能化された光学ツールを例示する。これにおいて、機能化された領域の意図されたアクティビティは、それらをサポートしているＭＯＴあるいはＮＯＴを光学ツールで操作することによって、方向付けられ、あるいは配置される。例えば、本発明と適合した他の実施形態において、ＭＯＴあるいはＮＯＴの化学的に機能化された部分は、そのＭＯＴあるいはＮＯＴが、表面にその部分と反応するグループを有する対象物に貼りつけられている位置に運ばれる。
【００２０】
本発明と適合した他の実施形態において、ＭＯＴおよびＮＯＴは、植物および動物の細胞、有機および無機化学物質、遺伝子材料、および、タンパク質、リガンドおよび多糖類というような他の生物学的材料を調べるために用いられてもよい。本発明と適合したさらに他の実施形態においては、ＭＯＴおよびＮＯＴは無機、有機および生物学的材料のミクロン規模、およびナノメータ規模の製造にも有用である。ＭＯＴあるいはＮＯＴの使用の例には、他のＭＯＴおよびＮＯＴを構築すること、ＭＥＭＳを構成すること、ナノメータサイズのマシンあるいは構造を構築すること、および細胞内で遺伝子材料やタンパク質を加えたり、除いたりすることが含まれる。
【００２１】
本発明の他の実施形態と適合した、光トラップ内に含まれるＭＯＴおよびＮＯＴは、上述した材料または構造上にミクロンあるいはサブミクロンサイズのパターンまたは識別子マークをインプリントするために用いられてもよい。このパターンは、タグ、ブランドあるいはロゴのような単純な識別子であってもよい。パターンは、シリアル番号、バーコードあるいはデータマトリクスのようなデータを含んでもよい。このようなプリントは、例えば、ソフトリソグラフィを採用してリザーバを有するチップおよび基板を製造することによって実現され得る。インプリントされる材料でおおわれたビーズを掴んで動かすために光トラップを用いると、リザーバが最初にビーズにロードされ、そしてビーズは基板に押しあてられて材料をインプリントする。材料を基板に貼りつけるために、材料は、基板と反応するように、あるいは基板に引き付けられるように選択され、あるいは光、熱または化学物質によって活性化され、あるいは基板上の引っ掻き傷（スクラッチ）あるいは擦り傷によって捕まえられてもよい。他の例では、インクでコートされたビーズは、プリント要素として個別に、かつ同時に接触させられる。
【００２２】
本発明と適合した一実施形態において、インプリントされたパターンは反応性である。反応性パターンの一例は、基板上にプリントされたオリゴヌクレオチドの構成であり、それにより検定用のプローブアレイを形成する。
【００２３】
本発明と適合した他の実施形態において、光トラップは、材料に対してＭＯＴあるいはＮＯＴを引っ張って、ミクロンまたはサブミクロンサイズで材料に溝あるいはチャネルを刻んでもよい。本発明と適合したさらに他の実施形態においては、光トラップは、井戸を形成したり、構造を整列させたり、材料同士を衝突させるように材料に対してＭＯＴあるいはＮＯＴをたたきつけてもよい。本発明と適合した他の実施形態においては、ＭＯＴあるいはＮＯＴ鉤（リトラクタ）を押したり引いたりするために光トラップを用いることができる。
【００２４】
レンチ、スクリュードライバ等に似ているＭＯＴおよびＮＯＴは、回転力を与えるために用いられ得る。例えば、本発明と適合した他の実施形態において、光トラップ内に含まれるＭＯＴあるいはＮＯＴレンチは回転されて、それによってＭＥＭＳ装置上の部分を回転してもよい。ＭＯＴあるいはＮＯＴスクリュードライバは、スロットに嵌合可能であり、あるいはトルクを印加することもでき、あるいはこじ開けるために用いることもできる。
【００２５】
本発明と適合した他の実施形態においては、トランスポンダは、マイクロメータ光学電気ツール（ＭＯＥＴ）あるいはナノメータ光学電気ツールＮＯＥＴのいずれかとして使用される光学ツールに配置され、あるいは内蔵され得る。トランスポンダを活性化するために光トラップを用いることができ、トランスポンダの信号は、ＭＯＥＴあるいはＮＯＥＴの質量の増加から結果としてもたらされる変化についてモニタされてもよい。
【００２６】
その他特定されなければ、ここで述べる光学ツールは、ＭＯＴあるいはＮＯＴである。ここで述べる光学ツールは、光トラップによって操作可能である材料から構成される。
【００２７】
本発明と適合した一実施形態において、ここで述べる光学ツールの多くを形成する構成技術は、小球体（マイクロスフィア）のようなツールブランクから材料に穴を開ける、あるいは除去するためにレーザを使用することである。本発明に適合した他の実施形態による他の技術は、ツールブランクから材料をエッチングによって除去することである。エッチングは、化学エッチングであっても、光学エッチングであっても、イオンビームエッチングであってもよい。本発明に適合した他の有用な構成技術は、当分野ではよく知られているが、適切なポリマーから光学ツールを構築するためにステレオリソグラフィを用いることである。いくつかの場合には、本発明と適合した他の実施形態においては、標準的なリソグラフィ技術も、ナノスケールの装置を形成するために一般的に用いられるエッチングのような技術によって光学ツールを構成するために用いられ得る。
【００２８】
本発明の他の特徴および効果は、本発明の好ましい実施形態が記載され示されている、続く説明および添付の図面において部分的に述べられ、また添付の図面に関連させて以下の詳細な説明を調査すれば当業者には明らかになる、あるいは本発明を実行することで学ばれるであろう。本発明の効果は、添付の請求項において具体的に特に指摘されている手段および組み合わせによって実現、達成される。
【００２９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
本発明は、ＭＯＴおよびＮＯＴの新規のパレットを提供する。ＭＯＴおよびＮＯＴは一つ以上の光トラップによる作用を介して操作される材料から形成される。
【００３１】
本発明はまた、対象物６８（一般的にワークピースと呼ばれる）を光学ツール６９で操作する方法を提供する。この方法は、光トラップ７０の照明７１において光学ツールを掴み、必要に応じて少なくとも一つの光トラップ７０の照明においてワークピース６８を保持して、光学ツール６９でワークピース６８を操作することによって実現される（図２７参照）。
【００３２】
本発明の範囲内に含まれるＮＯＴおよびＭＯＴは、ハンマ、のこぎり、ドリル、パンチ、レバー、やすり、レンチ、スクリュードライバ、ナイフ、千枚通し、スクリュードライバおよびレンチが含まれるが、これらには限られない。また、調査対象の材料から流動体の、あるいは微粒子状のサンプルを取得するために有用である光学ツールも含まれる。さらに、構造上に物理的に、マーク、パター、あるいはラベルを配置するためのスクライブとして機能する光学ツールも含まれる。さらにミクロンまたはサブミクロンサイズで材料にガイド、溝、井戸またはチャネルを物理的に刻む光グラインダも含まれる。さらに磁気を帯びた、または帯電した基板を有する光学ツール、および異方的な機能を有する光学ツールも含まれる。
【００３３】
ここで述べる全ての光学ツールは、光トラップによって操作され得る材料から構成される。大半の場合、その材料は誘電性である。他のアイテムと物理的に相互作用するために用いられるＭＯＴおよびＮＯＴの表面特性は、均質であっても不均質であってもよい。選択され得る表面特性には、空隙率（porosity）、堅さ、研摩性、潤滑性、および規則性が含まれるが、これらには限られない。ＭＯＴあるいはＮＯＴは、それぞれが異なる表面特性の領域を有していることもある。
【００３４】
多くの場合、ＭＯＴあるいはＮＯＴの機能は、それが構成される材料の選択のためのパラメータを設定することになる。他の材料をたたく、こじ開ける、他の材料にトルクを印加する、他の材料を切る、ひっかく、他の材料に穴を開ける、他の材料を砕く、磨耗させる、他の材料にドリルで穴を開ける、あるいは他の材料をやすりがけするために用いられる光学ツールは、好ましくは、それらが適用される材料よりも高い引っ張り強度および硬度を有する材料から構成される。
【００３５】
多くの場合、プラスチックはＭＯＴあるいはＮＯＴのための好ましい基板あるいはブランク材料であるが、ガラス、金属、シリカ、ダイアモンド、石英、キレート剤、ナイロンあるいは複合材料のような適している無機材料を選択することもある。同様に、適していれば、タンパク質、脂質、核酸および炭水化物のような有機材料を選択してもよい。光学ツールのいずれも、ＭＯＴあるいはＮＯＴを識別するために用いられる、色素、蛍光体、リン光体、量子ドット、金属製、トランスポンダ、触媒、酵素あるいは放射性、化学発光あるいはフォトクロミックな材料のようなラベルを基板内に有していてもよい。
【００３６】
本発明に適合した一実施形態において、植物あるいは動物の細胞、細胞小器官、タンパク質、多糖類および遺伝子材料が含まれるような材料を調べるために、キャピラリ機能を果たす中空構造のＭＯＴおよびＮＯＴを、流動性あるいは微粒子状のサンプル材料を抽出すべく、光トラップで配置して制御してもよい。
【００３７】
ＭＯＴおよびＮＯＴは、選択された作用を行うように機能をもたされたオブジェクトを有する。本発明と適合した一実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、一つ以上の帯電した領域、磁化された領域、あるいは放射性の領域を有してもよい。本発明に適合した他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、その上に形成された水素結合領域、疎水性領域、親水性領域、酸性領域あるいは塩基性領域を有してもよい。さらに本発明に適合したさらに他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、一つの帯電した、磁化されたあるいは放射性の領域を支える機能のみを有する単なるキャリア粒子であってもよい。
【００３８】
本発明と適合した他の実施形態によるＭＯＴおよびＮＯＴは、材料との相互作用に基づいて材料内の特性、構造あるいは生物学的システムを調べるために有用である異方的な機能を有して形成されてもよい。例えば、ＭＯＴあるいはＮＯＴは、それぞれの端部あるいは側部において、異なる電荷、異なる化学特性（疎水性対親水性、あるいは酸性対塩基性）、あるいは異なる表面の規則性を有していてもよい。このようなＭＯＴおよびＮＯＴは、本発明と適合した一実施形態による機能化された光学ツールを例示する。これにおいて、機能化された領域の意図されたアクティビティは、それらをサポートしているＭＯＴあるいはＮＯＴを光学ツールで操作することによって、方向付けや配置がなされる。例えば、本発明と適合した他の実施形態において、ＭＯＴあるいはＮＯＴの化学的に機能化された部分は、そのＭＯＴあるいはＮＯＴが、表面にその部分と反応するグループを有する対象物に貼りつけられている位置に運ばれる。
【００３９】
本発明と適合した他の実施形態において、ＭＯＴおよびＮＯＴは、植物および動物の細胞、有機および無機化学物質、遺伝子材料、および、タンパク質、リガンドおよび多糖類というような他の生物学的材料を調べるために用いられてもよい。本発明と適合したさらに他の実施形態においては、ＭＯＴおよびＮＯＴは無機、有機および生物学的材料のミクロン規模、およびナノメータ規模の製造にも有用である。ＭＯＴあるいはＮＯＴの使用の例には、他のＭＯＴおよびＮＯＴを構築すること、ＭＥＭＳを構成すること、ナノメータサイズのマシンあるいは構造を構築すること、および細胞内で遺伝子材料やタンパク質を加えたり、除いたりすることが含まれる。
【００４０】
本発明の他の実施形態と適合した、光トラップ内に含まれるＭＯＴおよびＮＯＴは、上述した材料または構造上にミクロンあるいはサブミクロンサイズのパターンまたは識別子マークをインプリントするために用いられてもよい。このパターンは、タグ、ブランドあるいはロゴのような単純な識別子であってもよい。パターンは、シリアル番号、バーコードあるいはデータマトリクスのようなデータを含んでもよい。このようなプリントは、例えば、ソフトリソグラフィを採用してリザーバを有するチップおよび基板を製造することによって実現され得る。インプリントされる材料でおおわれたビーズを掴んで動かすために光トラップを用いると、リザーバが最初にビーズにロードされ、そしてビーズは基板に押しあてられて材料をインプリントする。材料を基板に貼りつけるために、材料は、基板と反応するように、あるいは基板に引き付けられるように選択され、あるいは光、熱または化学物質によって活性化され、あるいは基板上の引っ掻き傷（スクラッチ）あるいは擦り傷によって捕まえられてもよい。他の例では、インクでコートされたビーズは、プリント要素として個別に、かつ同時に接触させられる。
【００４１】
本発明と適合した一実施形態において、インプリントされたパターンは反応性である。反応性パターンの一例は、基板上にプリントされたオリゴヌクレオチドの構成であり、それにより検定用のプローブアレイを形成する。
【００４２】
本発明と適合した他の実施形態において、光トラップは、材料に対してＭＯＴあるいはＮＯＴを引っ張って、ミクロンまたはサブミクロンサイズで材料に溝あるいはチャネルを刻んでもよい。本発明と適合したさらに他の実施形態においては、光トラップは、井戸を形成したり、構造を整列させたり、材料同士を衝突させるように材料に対してＭＯＴあるいはＮＯＴをたたきつけてもよい。本発明と適合した他の実施形態においては、ＭＯＴあるいはＮＯＴ鉤（リトラクタ）を押したり引いたりするために光トラップを用いることができる。
【００４３】
レンチ、スクリュードライバ等に似ているＭＯＴおよびＮＯＴは、回転力を与えるために用いられ得る。例えば、本発明と適合した他の実施形態において、光トラップ内に含まれるＭＯＴあるいはＮＯＴレンチは回転されて、それによってＭＥＭＳ装置上の部分を回転してもよい。ＭＯＴあるいはＮＯＴスクリュードライバは、スロットに嵌合可能であり、あるいはトルクを印加することもでき、あるいはこじ開けるために用いることもできる。
【００４４】
本発明と適合した他の実施形態においては、トランスポンダは、マイクロメータ光学電気ツール（ＭＯＥＴ）あるいはナノメータ光学電気ツールＮＯＥＴのいずれかとして使用される光学ツールに配置され、あるいは内蔵され得る。トランスポンダを活性化するために光トラップを用いることができ、トランスポンダの信号は、ＭＯＥＴあるいはＮＯＥＴの質量の増加から結果としてもたらされる変化についてモニタされてもよい。
【００４５】
その他特定されなければ、ここで述べる光学ツールは、ＭＯＴあるいはＮＯＴである。ここで述べる光学ツールは、光トラップによって操作可能である材料から構成される。
【００４６】
本発明と適合した一実施形態において、ここで述べる光学ツールの多くを形成する構成技術は、小球体（マイクロスフィア）のようなツールブランクから材料に穴を開ける、あるいは除去するためにレーザを使用することである。本発明に適合した他の実施形態による他の技術は、ツールブランクから材料をエッチングによって除去することである。エッチングは、化学エッチングであっても、光学エッチングであっても、イオンビームエッチングであってもよい。本発明に適合した他の有用な構成技術は、当分野ではよく知られているが、適切なポリマーから光学ツールを構築するためにステレオリソグラフィを用いることである。いくつかの場合には、本発明と適合した他の実施形態においては、標準的なリソグラフィ技術も、ナノスケールの装置を形成するために一般的に用いられるエッチングのような技術によって光学ツールを構成するために用いられ得る。
【００４７】
本発明と適合した一実施形態において、図１Ａおよび１Ｂに示すように、光学式千枚通し、あるいはパンチ１０は、延長された円錐状の突起１１を有している。
【００４８】
図２および３は、本発明と適合したさらに他の実施形態における光ピックを示している。図２の不規則な結晶１２および図３の規則的な結晶１３のような光ピックは、材料に溝、スロット、チャネル、井戸あるいはガイドを引っかくことで作成したり、刻み付けたりするために用いられ得る。
【００４９】
本発明と適合した他の実施形態において、図４には両側千枚通しあるいは両側パンチ１４が示されており、これもオプティカルローテータによる回転力を用いて回転される。
【００５０】
本発明と適合した他の実施形態において、図５Ａおよび５Ｂは、光スクリュードライバあるいは、てこ１５を上面図および側面図で示している。光スクリュードライバ１５は平らな頭部を有しており、軸に沿って回転可能である。
【００５１】
本発明と適合した他の実施形態において、図６は、軸に沿って回転させることができる、ドリルビット１７を有する光ドリル１６を示している。
【００５２】
本発明と適合した他の実施形態において、図７Ａおよび７Ｂに示される刃１９を有する光ナイフ１８は、表面に切り込みを入れる、あるいは細胞壁または生物学的材料のような構造をスライスするために用いることができる。
【００５３】
図８および９において、本発明と適合した他の実施形態における光ハンマあるいは棍棒２０が示されている。図８において、表面が不規則な領域２１は摩擦が高い区域を作り出すために形成される。角度のついた端部２２は楔を形成するために設けられ得る。
【００５４】
図９において、本発明と適合した他の実施形態では、正に帯電した領域２３と負に帯電した領域２４とを設けることによって、光ハンマ２０に異方性のある機能が組み込まれる。
【００５５】
本発明と適合した他の実施形態において、図１０Ａおよび１０Ｂは光キャピラリ２５を開示している。潤滑性を高めた領域である表面が不規則な領域２６が図１０Ａに示されている。光キャピラリ２５は細管またはスロット付きのダボ穴であり、角度のついた端部２７を有してもよく、サンプルを取得するのに有用である。
【００５６】
同様に、本発明と適合した他の実施形態においては、サンプリングのための光学ツールは、サンプルを中に含むように閉じられ得る蓋２８ａ（図１０Ｃ参照）を有する光カップ２８を形成するための中空の半球、中空の円筒あるいは他の中空の形状であってもよい。図１０Ｃの光カップ２８は、キャビティ２８ｂと、収集した材料をその中に収容するために蓋２８ａを傾けてキャビティ２８ｂを覆うためのヒンジ２８ｃを有する蓋２８ａとを有している。光カップ２８は、耕地のエッチング技術によって、例えばシリコンに作製されてもよい。
【００５７】
図１０Ｂにおいて、本発明と適合した他の実施形態では、カーボンナノチューブ２５はラテックスビーズ２９に共有結合して示されている。
【００５８】
本発明と適合した他の実施形態では、図１１は、サンプル材料を取得するために用いられ得るマイクロキャピラリあるいはカーボンナノチューブ２５を示している。ここでも、異方的な機能を、各端部における酸性または塩基性を異ならせるように化学物質でコートされた各端部３０、３１を有するような構造に付与することができる。
本発明の適合した他の実施形態において、図１２Ａ〜１６は異なるＭＯＴおよびＮＯＴ３２〜４１のアレイを示している。図１２Ａは、本発明と適合した一実施形態による正方形のキャビティ３２ａが差し込まれた光レンチ３２を示している。図１２Ｂは本発明と適合した他の実施形態による突出した正方形の頭部３３ａを有する光レンチ３３を示している。図１２Ｃは本発明と適合した他の実施形態による正方形のテンプレート３４ａを有するオープン光レンチ３４を示している。
【００５９】
図１３Ａは、本発明と適合した他の実施形態による多角形の差し込みキャビティ３５ａを有する光ソケット３５を示している。図１３Ｂは本発明と適合した他の実施形態による多角形の頭部３６ａを有する光レンチ３６を示している。図１３Ｃは本発明と適合した他の実施形態による多角形のテンプレート３７Ａを有する光レンチ３７を示している。
【００６０】
図１４Ａは、本発明と適合した他の実施形態による差し込みクロスヘッド３８ａを有する光スクリュードライバ３８を示している。図１４Ｂは、本発明と適合した他の実施形態による突出したクロスヘッド３９ａを有する光スクリュードライバ３９を示している。
【００６１】
図１５は、本発明と適合した他の実施形態による、はめ込まれた文字４０ａを有するマイクロプリントアレイ４０を示している。
【００６２】
図１６は、本発明と適合した他の実施形態による、押し出し部４１Ａを有するマイクロプリントアレイ４１を示している。
【００６３】
図１２Ａ〜１６のツールの共通点は、それらは主としてトルクを印加するためにm女血いられることである。前述したように、オプティカルローテータ、オプティカルぼるテックス、あるいは光トラップのグループは、光学ツールに回転力を印加して、それらを所定の回転軸の回りを動かすために用いられてもよい。
【００６４】
図１５〜１７の本発明と適合した実施形態において示されているように、単一のＭＯＴあるいはＮＯＴ４０〜４２は、材料または構造体上に、パターン、タグ、ブランド、シリアル番号、バーコード、データマトリクス、あるいはロゴのようなサブミクロンサイズの識別子を与えることができる。与える方法は、光学ツール上にインプリント用材料をコートし、識別子の形態である基板上にインプリント用材料を押ししつけることを包含する。インプリント用の材料は光、化学物質あるいは熱で活性化される。単一のドットあるいは他の単純な形状４３（図１７参照）は、検定用のアレイを作成するため、あるいは例えば化学合成によって付加されるより規模の大きい構造の発展を支えるために、基板上にオリゴヌクレオチド、抗原、抗体、多糖類あるいは触媒のような活性材料をインプリントするために用いられ得る。本発明と適合した他の実施形態においては、複数のＭＯＴおよびＮＯＴを、データマトリクスのようなより複雑な構造の一部を形成すべく、複数の光トラップで同時に操作することができる。
【００６５】
本発明と適合した他の実施形態においては、図１８Ａおよび１８Ｂはリトラクタあるいは鍬４４の形状に形成されたＭＯＴあるいはＮＯＴを示している。大きい本体４５は、光トラップ内に容易に収容され、矢印１００の線に沿って引いたり、押したりされ得る。リトラクタあるいは鍬４４の頭部４６も、リトラクタあるいは鍬４４を照明する光トラップを用いて上げたり、下げたりされて、矢印１１０の線に沿って回転力を与え得る。リトラクタ４４は構造を開けたり、引き離したりするのに有用である。例えば、本発明と適合した一実施形態においては、光ナイフ１８（図７Ａ参照）を、細胞膜あるいは細胞壁における開口をスライスするのに用いてもよい。本発明と適合した他の実施形態においては、光リトラクタ４４を、切れ目を引いて開けるために用いることができ、ＭＯＴあるいはＮＯＴをさらなるタスクを行うために細胞内に入れることができる。本発明の他の実施形態においては、鍬４４を、材料間の結合を切断する、例えば保存された組織断面における細胞とガラスの顕微鏡スライドとの間の結合を切るためのスクレーパあるいはカッタとして用いてもよい。
【００６６】
本発明と適合した他の実施形態においては、図１９に光学式検鏡あるいは光鉗子４７が示される。一つの光トラップは鉗子の上端４８を保持することができ、２つのさらなる光トラップはビーズ状の構造５０および５０‘を収容して動かすことによって、端部４９および４９‘を引き離すのに用いられ得る。
【００６７】
ＭＯＴおよびＮＯＴは、選択された作用を行うために機能を与えられたオブジェクトを含む。
【００６８】
本発明と適合した他の実施形態において、図２０は、その上に放射性材料サポート５２を有する涙滴状のＭＯＴあるいはＮＯＴ５１を示している（放射性材料は、ワークピースにおける化学反応を含むために、すなわち望ましくない細胞を殺すために用いられてもよい）。
【００６９】
本発明と適合した他の実施形態において、図２１は、磁性端５４を有するロッド状のＭＯＴあるいはＮＯＴ５３を示している（これはワークピースにおいて反対の極性の強磁性あるいは常磁性要素を引き付け、ワークピース状の反磁性要素を反発し得る）。
【００７０】
本発明と適合した他の実施形態において、図２２は、逆極性に帯電した側部５６および５７を有するビーズ状のＭＯＴあるいはＮＯＴ５５を示している（これは逆極性に帯電した要素を引き付け、同じ極性に帯電した要素を反発するために用いられる）。
【００７１】
ＭＯＴおよびＮＯＴは機能化された光学ツールを例示しており、それにおいては、機能を与えられた領域の意図されるアクティビティは、それらのサポートを光学ツールで操作することによって方向づけられ、あるいは限定される。例えば、光学ツールの磁性端５４は、第１鉄の材料でラベルされた粒子を集め、それらを選択された位置に移動させるために用いられ得る。同様に、ＭＯＴあるいはＮＯＴの化学的な機能をもたされた部分は、ＭＯＴあるいはＮＯＴが、例えばその表面所にその部分と反応するグループを有するようなオブジェクトに貼りつけられている位置に運ばれ得る。
【００７２】
本発明と適合した他の実施形態において、図２３および２４は、「ラジオタグ」としても知られる代表的なマイクロトランスポンダ５８を示している。マイクロトランスポンダは光学ツールに内蔵されてもよい。図２３は、延ばされたアンテナ５９を有するマイクロトランスポンダ５８を示している。図２４において、マイクロトランスポンダ５８用のアンテナ５９は光学ツール本体あるいはブランク６０の中にある。光学ツール本体あるいはブランク６０を構成し、トランスポンダ５８を二つの１／２部分６１Ａおよび６１Ｂにおさめることによって、内部キャビティ６２を形成することができる。キャビティ６２内にはマイクロトランスポンダ５８が配置される。
【００７３】
本発明と適合した一実施形態において、マイクロトランスポンダ５８は、所定の信号の受信によって送信を起動される無線送受信機である。電荷あるいはオリゴヌクレオチドシークエンス６３のような表面特性を有しており、化学的あるいは生物学的材料に選択的に反応する光学ツールに組み合わせられたラジオタグは、化学物質、医薬品、および、細胞内の生物学的システムを含む生物学的システムのアクティビティを調べるのに用いられ得る。
【００７４】
本発明と適合した一実施形態において、ラジオタグのついた光学ツール５８の使用の一例は、生物学的プローブのアレイの構成要素としてであり、各光学ツールは内部にラジオタグ５８（ＭＯＥＴあるいはＮＯＥＴ）を含み、その表面には公知のオリゴヌクレオチド６３を有する。異なるプローブのアレイは、「構成可能な動的な三次元アレイ」と題する係属中の米国特許出願第０９／８８６，８０２号に記載されているような複数の光トラップを用いて構成することができる。これをここで援用する。光トラップは、プローブを含んでいるだけではなく、各プローブに信号を与えることもできる。任意のプローブが対応する目標材料との混成を生じると、プローブの質量が変化し、トランスポンダからの信号は質量変化を反映する。したがって、反応性プローブは容易に識別され得る。
【００７５】
本発明と適合した他の実施形態において、図２５は、複数の壁を有するカーボンナノチューブから構成される、レバーアーム６５を有する光レバー６４を示している。単一の壁のカーボンナノチューブを、レバー６４を形成するために用いてもよい。
【００７６】
本発明と適合した他の実施形態において、図２６は、２つのハンドル６６および６７が貼りつけられた図２５のレバー６４を示している。ハンドル６６、６７は、レバー６４に化学的につけられ得るラテックスビーズである。レバー６４ならびにハンドル６６および６７は、上記ステレオリソグラフィ技術を用いて、単一の構成要素として構成されてもよい。一般的に、ハンドル６６、６７は、光トラップによってツールを掴むことを容易にするためにツールに組み入れられる、光学ツールの部分あるいは構成として述べられてもよい。
【００７７】
本発明の他の実施形態において、光学ツールをレバーの支点（図１０Ｂ）として作用するように用いることができる。全ての光学ツールは一つ以上の光トラップで必要に応じて操作され得るので、二つ以上のトラップは、印加される力の量をよりよく制御あるいは調整するために、支点の片側でレバー２５の領域（ビーズ構造２９のような）上に力をおよぼしてもよい。作用を行うのに必要な力は、破損やどこかの点に過度の力や強度が印加されることを避けるために、光レバーのような光学ツールに沿って分散されてもよい。
【００７８】
ここで関係した発明の範囲から逸脱して上記光学ツールに何らかの変更を行い得るので、上記記載に含まれ、添付の図面、明細書およびクレームに示される全ての事項は、限定的な意味ではなく例示的に解釈されるべきである。
【００７９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１Ａは本発明に適合した一実施形態による光学式千枚通しあるいはパンチの側面図であり、図１Ｂは図１Ａの光学式千枚通しあるいはパンチの斜視図である。
【図２】図２は、本発明に適合した一実施形態による光ピックの斜視図である。
【図３】図３は、本発明に適合した一実施形態による２つの側面を有する光ピックの側面図である。
【図４】図４は、本発明に適合した一実施形態による両頭の光ピックの側面図である。
【図５】図５Ａは、本発明に適合した一実施形態による光スクリュードライバの上面図であり、図５Ｂは図５Ａの光スクリュードライバの側面図である。
【図６】図６は、本発明に適合した一実施形態による光ドリルの具象的な図である。
【図７】図７Ａは、本発明に適合した一実施形態による光ナイフの側面図であり、図７Ｂは本発明に適合した一実施形態による光ナイフの正面図である。
【図８】図８は、本発明に適合した一実施形態による光学式棍棒あるいは光ハンマの斜視図である。
【図９】図９は、本発明に適合した一実施形態による、異方性を有する端をもつ、2つの側面を有する光学式棍棒あるいは光ハンマの斜視図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明に適合した一実施形態による、角度のついた端を有する光キャピラリの斜視図であり、図１０Ｂは本発明に適合した一実施形態による、ビーズに貼られた角度のついた端を有する光キャピラリの斜視図であり、図１０Ｃは本発明に適合した一実施形態による、蓋付きの光カップとして形成された光キャピラリの斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明に適合した一実施形態による異方性を有する端をもつ光チューブあるいはキャピラリの斜視図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明に適合した一実施形態による正方形のキャビティを有する光レンチの差し込みを示しており、図１２Ｂは本発明に適合した一実施形態による突出する正方形の頭部を有する光レンチを示しており、図１２Ｃは本発明に適合した一実施形態による正方形のテンプレートを有するオープン光レンチを示している。
【図１３】図１３Ａは、本発明に適合した一実施形態による多角形の差し込みキャビティを有する光ソケットを示しており、図１３Ｂは本発明に適合した一実施形態による多角形の頭部を有する光レンチを示しており、図１３Ｃは本発明に適合した一実施形態による多角形のテンプレートを有する光レンチを示す。
【図１４】図１４Ａは、本発明に適合した一実施形態による、差し込みクロスヘッドを有する光スクリュードライバを示しており、図１４Ｂは突出するクロスヘッドを有する光スクリュードライバを示す。
【図１５】図１５は、本発明に適合した一実施形態によるはめ込み文字を有するマイクロプリントアレイを示す。
【図１６】図１６は、本発明に適合した一実施形態による押し出しマイクロプリントアレイを示す。
【図１７】図１７は、本発明に適合した一実施形態による押し出しプリントドットを有するマイクロプリントアレイを示す。
【図１８】図１８Ａは、本発明に適合した一実施形態による、光リトラクタあるいは光学鍬の側面図であり、図１８Ｂは本発明に適合した一実施形態による図１８Ａの光リトラクタあるいは光学鍬の斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明に適合した一実施形態による光学式検鏡あるいは鉗子を示す。
【図２０】図２０は、本発明に適合した一実施形態による放射性の端部を有する涙の滴状の光学ツールを示す。
【図２１】図２１は、本発明に適合した一実施形態による磁性端を有するロッド状の光学ツールを示す。
【図２２】図２２は、本発明に適合した一実施形態による逆極性に帯電した側部を有するビーズ状の光学ツールを示す。
【図２３】図２３は、本発明に適合した一実施形態による埋め込みトランスポンダと延長されたアンテナとを有するＭＥＯＴを示す。
【図２４】図２４は、本発明に適合した一実施形態による埋め込みトランスポンダおよびアンテナを有するＭＥＯＴを示す。
【図２５】図２５は、本発明に適合した一実施形態による光学レバーを示す。
【図２６】図２６は、本発明に適合した一実施形態によるハンドル付きの光学レバーを示す。
【図２７】図２７は、光学ツールで対象物を操作するために用いることができる光トラップを示す。
【符号の説明】
【００８１】
６８  対象物（ワークピース）
６９  光学ツール
７０  光トラップ
７１  照明
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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