Products Homeポータブル光ピンセット(光トラップ)実習用キット
- Designed for Education, Demonstration, and Classroom Use
- Easy-to-Use Kits Include Components Plus Free Educational Materials
EDU-OT3/M
Optical Tweezers Kit
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光ピンセット(光トラップ)教育用キットが1 µmと3 µmのビーズをトラップする様子を撮影した顕微鏡のサンプルビデオ
光ピンセット(光トラップ)実習用キット
- 教育、実習、授業用に設計
- 詳細なマニュアル付きで、組立てと使用が簡単
キットの詳細
- 光ピンセットの基本的な動作原理の体験
- ブラウン運動や可視光レーザによる微粒子のトラップの試験
- 水およびクリーム溶剤における微粒子の3次元トラップの実習
- 移動後も再調整が不要な構成
- ノーベル物理学賞受賞(2018年Arthur Ashkin博士)の実験をベースにしたキット
- 試料作製キットを別売りでご用意(下記参照)
光ピンセット(光トラップ)は、光線のみを使用して小粒子を操作したり動かしたりします。 集光されたレーザ光は、帯電していない1～10 µmの大きさの粒子に力を及ぼすために使われます。そのレーザ光により粒子をトラップ、移動、操作することができます。 この光ピンセット(光トラップ)キットは、授業や研究所での使用に適しています。 このキットでは、光路を簡単に組み立てることができ、試料の位置決めステージ、可視域レーザ光源と実際の観察を容易に行えるよう、カメラシステムが付属しています。 このキットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に組み立てられるため再調整の必要なく、実習の目的で簡単に移動させることができます。
また、試料作製キットも別途ご用意しています(下記参照)。光ピンセットキットで操作する試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。試料作製キットは実習用キット向けに最適化されています。
その他の光ピンセット(光トラップ)製品
当社では研究や実習用途向けのモジュール式光ピンセットシステムもご用意しております。当社の実習キットと、モジュール式システムは、「比較」タブで機能の比較がご覧いただけます。
当社の教育用製品とキット
教育用製品シリーズでは、最先端の研究のみならず、多くの古典的な実験を網羅することにより、物理学、光学、フォトニクスを促進させることを目的としています。 いずれのキットにも必要な部品が全て含まれており、詳しいセットアップの手順だけでなく教育内容が盛り込まれた教材も含んだマニュアルが付属します。 これらのキットの価格は、構成部品の金額の総計となっており、付属の教材は無料でご提供しています。 製品購入前および購入後の技術サポートが必要な場合は当社までご相談ください。
注： マニュアルと教材は英語でご用意しております。ご不明な点は、当社までお問い合わせください。
レーザを安全に使用するために
光ピンセット(光トラップ)実習用キットでは658 nm、40 mWのClass 3Bレーザを使用しており、すべての使用者は必要な安全基準に関する教育・研修を受け、これを遵守しなければなりません。これにはレーザ保護メガネの着用が含まれます。
この製品を使用する上で必要なものについては、ご所属先のレーザ安全管理者にご相談いただくことをお勧めします。レーザのクラス分けの仕組みや当社のレーザ安全用製品についての詳細は「レーザの安全性」タブをご覧ください。
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この光ピンセット(光トラップ)キットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に取り付けられ、移動しても再調整は不要です。ネジと赤い囲み線は、部品を取り付ける位置を示しています。
当社の実習用光ピンセット(光トラップ)キットは、教育現場、研究所、その他での教育目的にご利用いただけるよう設計されています。このキットは、可視域のレーザ光源と、油浸を必要としない対物レンズを備えています。観察用のCMOSカメラをPCに接続して、実際の様子を見せることができます。全システムは30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード上に取付けられ、移動しても再調整は不要です。
EDU-OT3/Mは、EDU-OT2/Mをアップデートした製品で、性能と組立性が改善されています。カメラはイメージング性能の向上のためにCMOSカラーカメラZelux® CS165CU/Mになりました。ビームスプリッターキューブは、トラップに多くのレーザーパワーを配分できるダイクロイックビームスプリッタDMSP605Rに変更されています。ケージプレートは、ネジがより大きくなった最新の製品になり、ケージロッドをより強固に保持できるようになっています。
レーザと顕微鏡システム
キットEDU-OT3/Mでは、トラップ用レーザ光源として658 nmの半導体レーザL658P040を使用します。この40 mWの可視域レーザによって、教育現場の実習での操作中に、顕微鏡を通して簡単にそのスポットが観察できます。このレーザは、Zeiss製の63X、NA0.8の対物レンズを通して集光され、顕微鏡対物レンズの働きもします。試料の照明は、白色LED MCWHL5を使って行い、当社のZeluxカラーCMOSカメラCS165CU/Mを通して観察します。レーザ、顕微鏡と、光ピンセット(光トラップ)キットの光路は、下記左側の写真に示されています。
試料位置決めシステム
試料は3軸の試料ステージの上に乗せられ、実験中、静止したレーザ光線の周りを動きます。このステージは、X軸とY軸の移動向けに、2つの電動式の移動量12 mmの移動ステージMT1/M-Z8aと、Z軸の移動向けに、手動式のMT1B/Mとで構成されています。この電動式ステージは、サーボモーターコントローラKDC101によって制御され、それぞれの軸のアクチュエータの速度を自由に設定することができます。試料ステージは下記右側の写真に示されています。
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顕微鏡部とカメラ部に光路が表示されています(試料用のステージは表示されていません)。
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試料ステージ
| EDU-OT3(/M) Optical Tweezers Kit Specifications | |
|---|---|
| Trap Laser Type | Diode |
| Trap Laser Wavelength (Typical) | 658 nm |
| Trap Laser Power (Typical) | 40 mW |
| Complete Trap Laser Specifications |  |
| Objective NA | 0.8 |
| Working Distance | 0.3 mm |
| Camera | CS165CU(/M) CMOS Camera |
| Camera Resolution | 1440 x 1080 Pixels |
光ピンセット(光トラップ)操作
光トラップは、2つの本質的な力により特長づけられています。すなわち、散乱力と勾配力です。散乱力は、輻射圧の原理によるものです。入射するレーザ光は一部粒子によって吸収され、かつ(あるいは)反射されるため、運動量の移動がおこり、これにより粒子は光源から遠ざかります。こうして、散乱力はレーザのパワーと共に増加します。
2つ目の、より重要な力が勾配力です。粒子の屈折率が粒子が存在する液体の屈折率よりも高く、この粒子にレーザが作用する場合、粒子は光強度の最も高い方向に移動し、それによって粒子はレーザ焦点に捕えられます。レーザが強く集光されれば、勾配力が散乱力を上回ることが可能であり、これにより粒子が捕えられて空間の3方向全てに動かすことができます。
実験の目的で、顕微鏡のガラスかプラスチック製のビーズ(約1～10 µm)、または他の様々な物体を、スライドガラス上の液体(水、アルコール)の中に分散させます。レーザを集光し、粒子を捕え、位置決めステージ上のスライドを動かすことで、粒子を移動、操作することができます。対物レンズ、CMOSカメラ、追加のチューブレンズは、顕微鏡の構成部分ですが、それらによって、粒子を捕える過程をPCモニタ上で観察することができます。このキットにより、レーザ出力を変化(最大40 mW)させて粒子を捕える、ブラウン運動による分散の実効速度を評価する、光トラップ力と調和ポテンシャルの決定、トラップの中に粒子が存在する確率を統計的に分析する、などの様々な実験を行うことができます。
レーザの安全情報
このキットに使われているclass 3Bの半導体レーザは、最大42 mWの光パワーを放出します。レーザが直接目に入ると、目をいためる可能性があります。レーザードライバには、キースイッチと安全インターロックが付いていますので、事故を避けるために適切にご使用ください。更に、このキットを使用されるときは、適切なレーザ保護メガネをかけることをお勧めします。詳しくは、「レーザの安全性」タブをご覧ください。
下記には実習の一環として学生が取り組める実験の概要をいくつかご紹介しております。 下記以外にも、マニュアルにはセットアップの調整、カメラとレーザ用に適した焦点面を見つけ出す方法、試料内でトラップした粒子を移動させる方法など様々な実習方法が記載されています。
試料の準備
光ピンセット(光トラップ)キットの試料は簡単に準備することができます。 光ピンセット(光トラップ)の操作や取扱い方法を学ぶ際には、1 µmまたは3 µmのガラスビーズを含む試料を使用するのが便利です。 または、水中油型のエマルションも光ピンセット(光トラップ)キットで捕獲できる粒子を作り出します。
試料作製には、以下の材料が必要です:
- ウェルの深さが20 µmある顕微鏡用スライド
- カバーガラス
- 時計皿
- ピペット
- 試料液:
- ポリスチレンビーズ(PS)と蒸留水の溶液
- 水中油型エマルション
まず、PSビーズ入りの溶液を時計皿の上に1滴落とし、十分な量の蒸留水と混ぜ合わせます。 この混合液を顕微鏡用スライドのウェルにピペットを使って移します。 カバーガラスと試料の間に気泡ができないようにカバーガラスをかぶせます。
試料は各実験を始める前にその都度準備するか、または、まとめて作る場合は、UV接着剤でスライドとカバーガラスの間を密閉するなどの工夫が必要です。 ただし、教育の効果を考えた場合、実験の際に、学生自身が試料を新たに準備することが望ましいです。
試料作製キットOTKBTKもご用意しています(下記参照)。光ピンセットキットの試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。
水中油型エマルション内での乳化粒子の操作
水中油型エマルションの中では(食用の)生クリームの粒子が、このキットに入っている光ピンセット(光トラップ)で捕えるのに適した大きさです。 生クリーム1滴に十分な量の水を加え、やや乳白色の溶液をつくることで試料が出来上がります。 レーザを使用して乳化粒子をトラップしようとすると、乳化粒子は焦点位置から消え、モニタでははっきり見ることができません。 この観察内容はクリームと水のエマルションの構成で説明がつきます。 生クリームの主な成分は油脂で、水と混ぜ合わせると水面に集まります。 よって乳化粒子は水面に位置します。 しかし、レーザの焦点位置は水面より深い場所にあり、トラップされた乳化粒子はエマルションの中に引き込まれます。 レーザに粒子がトラップされ溶液のさらに深い場所に移動するときに、ステージの高さを(より深い位置に焦点が合うように)調整するとことで、これらの様子を観察することができます。
乳化粒子がトラップされ、フォーカス調整を行い、モニタにはっきり映し出された後、レーザの電源を切って粒子の様子を観察します。 レーザの電源を切った後の乳化粒子はトラップされた場所に留まることはできないので、再び水面まで上昇します。 この場合も同様に、ステージの高さを調整することによって粒子の動きを追うことができます。
ブラウン運動
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ブラウン運動のスケッチ
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異なるサイズのポリスチレンビーズの平均二乗変位が上のグラフに示されています。
ブラウン運動とは、液体中に浮遊している遊離微細粒子が、液体の原子や分子との衝突により、ランダムに運動(移動、回転)することです。 顕微鏡では、粒子の通り道が短くてまっすぐな線に見えます(右図をご覧ください)。 ブラウン運動は、光ピンセット(光トラップ)を用いた実験で観察することができます。 ポリスチレンビーズが、常に全ての方向に動く分子で構成される媒質の中にいます。 分子がこの性質によってビーズに繰り返し衝突するので、ビーズは振動動作を起こし、その様子が光ピンセット(光トラップ)で観察することができます。 温度が高ければ高いほど、分子の動きは激しくなります。
3 µmのポリスチレン球を試料としてお使いください。 まず、レーザの電源を切って、ブラウン運動のみを観察してください。 評価には、2分以上の動画を録画する必要があります。 この間、お互いに干渉しあわない粒子を約5個映像内に納めてください。 1 µmのポリスチレン球を使って同様の動画を撮ってください。 動画は、経時的に粒子のXY位置を測定する画像解析ソフトウェアを使って評価することができます(当社がお勧めするフリーソフトウェアパッケージについてはマニュアルをご覧ください)。
当社では表計算プログラムを使用してデータの評価、グラフ化を行うことをお勧めします。 まず、ビーズの平均二乗変位を求める必要があります。 これは、動画からビーズの位置(x i (t i )、y i (t i ))を異なった時間t iで測定することによって計算できます。
ある時間tnまでの平均位置の値は、経時的に測定した全ての値の平均を出すことによって求められます。 個々の粒子の統計誤差の可能性を失くすために、さらに(上の)平均値とM粒子の平均を求めます。
この計算には最低でも5個の粒子を用いることをお勧めします。 右のグラフは、3種類のサイズのポリスチレンビーズの時間毎の平均二乗変位値<r ²>(t n)です。 ビーズ径が大きくなるとグラフ線の傾斜が緩やかになり、つまり大きなビーズほど動きが少ないことがわかります。 この結果はブラウン運動の原理によって簡単に説明できます。1 µmの球の方が、1 µmより大きい球よりも水分子の影響を受けて簡単に動きだすのです。 よって、1 µmのビーズはそれ以上の大きさのビーズよりも一定時間内の移動距離が長いのです。
光トラップの最大保持力
溶液内をvの速度で移動する個々のポリスチレンビーズに、周囲の液体からの摩擦力が働き、ビーズの動きを止めます。 この力は、ビーズのサイズと液体の粘度に比例します。
ここで、R はビーズの半径です。 粘度η eff は、水とビーズを合わせた溶液の「濃さ」を表していて、試料によって違いがあります。 この値は、上記のブラウン運動の実験で求めた液体中の粒子の平均二乗変位から計算することができます。 ビームの二乗変位を表す線の傾きm は、粘度と関連して以下の式で求められます。
ここで、η eff は有効粘度、R は、ビーズの半径、T はケルビン表示の試料の温度、そしてk B は、ボルツマン定数で約1.38 x 1023 J/Kです。有効粘度は、およそ10-3 N s/m²のオーダである必要があります。
ビーズがトラップされている場合、2つの力がビーズに働きます。 1つは、摩擦力F R で、ポリスチレンビーズが停止している場所で生じています。もう1つは、トラップの保持力F H です。 最大保持力は、ビーズがトラップされ得る最大速度v max において必要とされる力と定義されます。 下記の式は、最大保持力と摩擦力が均衡している場合です。
EDU-OT3/Mの保持力は、通常およそ数pNで、トラップされた粒子と周囲の液体の屈折率比率に依存します。
ポータブル光ピンセット(光トラップ)キット内容
ミリ規格とインチ規格で型番が異なる部品が含まれている場合、特記がない限り、ミリ規格の寸法はカッコ内に記されています。
| Item # | Description | Qty. |
|---|---|---|
| Trapping Laser Source | ||
| SR9A-DB9 | ESD Protection and Strain Relief Cable | 1 |
| L658P040a | 658 nm, 40 mW Laser Diode | 1 |
| LTN330-A | Adjustable Collimator for Ø5.6 mm Laser Diodes | 1 |
| KLD101 | K-Cube™ Laser Diode Driver | 1 |
| TPS002 | Laser Diode Driver Power Supply | 1 |
| RS3.5P8E (RS3.5P4M) | Ø1" (Ø25 mm) Pedestal Post, 3" (90 mm) Tall | 1 |
| CF125 | Clamping Fork | 1 |
| KC1-T (KC1-T/M) | Tip/Tilt Cage Mount | 1 |
| AD15F | SM1-Threaded Adapter for Ø15 mm Components | 1 |
| Beam Expander | ||
| ER1 | Ø6 mm Cage Rod, 1" Long | 2 |
| ER3 | Ø6 mm Cage Rod, 3" Long | 2 |
| ER6 | Ø6 mm Cage Rod, 6" Long | 2 |
| ER10 | Ø6 mm Cage Rod, 10" Long | 2 |
| CP45(/M) | 30 mm Removable Segment Cage Plate | 2 |
| CP45T(/M) | 30 mm Removable Segment Cage Plate, Thick | 2 |
| LA1074-A | Ø1/2" Plano-Convex Lens, f = 20 mm | 1 |
| LA1509-A | Ø1" Plano-Convex Lens, f = 100 mm | 1 |
| SM1A6 | SM05 to SM1 Adapter | 1 |
| SM05L03 | SM05 Lens Tube, 0.3" Long | 1 |
| TR3 (TR75/M) | Ø1/2" (Ø12.7 mm) Post, 3" (75 mm) Long | 1 |
| PH3 (PH75/M) | Ø1/2" (Ø12.7 mm) Post Holder, 3" (75 mm) Long | 1 |
| CF125 | Clamping Fork | 1 |
| BE1 (BE1/M) | Pedestal Base Adapter | 1 |
| Sample Positioning System | ||
| MT1-Z8c (MT1/M-Z8d) | Motorized Translation Stage, 1/2" (12 mm) Travel | 2 |
| MT1B (MT1B/M) | Manual Translation Stage, 1/2" (13 mm) Travel | 1 |
| KDC101 | K-Cube™ DC Servo Motor Controller | 2 |
| KPS201b | 15 V Power Supply | 2 |
| MT402 | Right Angle Bracket | 1 |
| MT405 | Side-Mounted Actuator Adapter | 2 |
| - | Slide Holder Part 1 | 1 |
| - | Slide Holder Part 2 | 1 |
| MT401 (MT401/M) | Mounting Base for Translation Stages | 1 |
| Right-Angle Mirrors | ||
| KCB1C(/M) | Right Angle Kinematic Mirror Mount | 2 |
| PF10-03-P01 | Ø1" Protected Silver Mirror | 2 |
| SM1L05 | Ø1" Lens Tube, 0.5" Long | 2 |
| SM1L10 | Ø1" Lens Tube, 1" Long | 2 |
| SM1CPL10 | SM1 Lens Tube Coupler | 2 |
| Item # | Description | Qty. |
|---|---|---|
| Microscope | ||
| CS165CU(/M) | Zelux® 1.6 MP Color CMOS Camera | 1 |
| SM1T2 | SM1 Lens Tube Coupler | 2 |
| SM1NT1 | SM1 Locking Ring | 1 |
| C1498 (C1498/M) | Ø1.5" Post Clamp | 3 |
| SM1L15 | SM1 Lens Tube, 1.5" Long | 1 |
| CP33(/M) | SM1-Threaded Cage Plate | 4 |
| CP33T(/M) | Thick SM1-Threaded Cage Plate | 1 |
| SPT1C(/M) | XY Slip Plate Positioner | 1 |
| CM1-DCH(/M) | 30 mm Cage Cube with Dichroic Filter Mount | 1 |
| DMSP605R | 25 mm x 36 mm Shortpass Dichroic Mirror, 605 nm Cutoff | 1 |
| FES0650a | Ø1" Shortpass Filter, 650 nm Cut Off | 1 |
| LB1676 | Ø1" Bi-Convex Lens, f = 100 mm | 1 |
| SM1CP2 | SM1 End Cap | 1 |
| DP14A(/M) | Ø1.5" Damped Mounting Post | 1 |
| ER05 | Ø6 mm Cage Rod, 0.5" Long | 4 |
| ER1.5 | Ø6 mm Cage Rod, 1.5" Long | 4 |
| ER3 | Ø6 mm Cage Rod, 3" Long | 4 |
| MCWHL7 | Cold White Mounted LED | 1 |
| LEDD1B | T-Cube™ LED Driver | 1 |
| KPS201b | 15 V Power Supply | 1 |
| SM1L10 | SM1 Lens Tube, 1" Long | 1 |
| DG10-600 | Ø1" N-BK7 Ground Glass Diffuser | 1 |
| - | Zeiss Microscope Objective, 63X, 0.8 NA | 1 |
| SM1A17 | M27 x 0.75 to SM1 Adapter | 1 |
| Additional Components | ||
| MB1224 (MB3060/M) | Aluminum Breadboard, 1' x 2' (30 cm x 60 cm) | 1 |
| RDF1 | Set of 4 Rubber Damping Breadboard Feet | 1 |
| SPW606 | SM1 Spanner Wrench, 1" Long | 1 |
| BBH1 | Set of 2 Breadboard Handles | 1 |
| CPA1 | Cage Alignment Plate | 1 |
| ADF1 | Fluorescent Alignment Disk, Blue | 1 |
インチ規格:付属のネジとレンチ類
| Item # | Description | Qty. | Item # | Description | Qty. |
|---|---|---|---|---|---|
| SPW502 | Spanner Wrench for Slotted SM1 Locking Rings | 1 | SH25S075a | 1/4"-20 Cap Screw, 3/4" Long | 4 |
| BD-5/64 | 5/64" Balldriver | 1 | SH8S038a | 8-32 Cap Screw, 3/8" Long | 2 |
| BD-3/16L | 3/16" Balldriver | 1 | SH8S050a | 8-32 Cap Screw, 1/2" Long | 3 |
| CCHK | Imperial Hex Key Set | 1 | SS8S050a | 8-32 Setscrew, 1/2" Long | 1 |
| - | 1/4"-20 Cap Screw, 0.315" Long | 2 | SD1 | 1/4" to #8 Counterbore Adapter, 10 Pack | 1 |
| SH25S038a | 1/4"-20 Cap Screw, 3/8" Long | 10 | - | #8 Washer | 2 |
| SH25S050a | 1/4"-20 Cap Screw, 1/2" Long | 12 | - | 1/4" Washer | 22 |
| SH25S063a | 1/4"-20 Cap Screw, 5/8" Long | 8 | - | 1/8" x 1/4" Steel Dowel Pin | 8 |
ミリ規格:付属のネジとレンチ類
| Item # | Description | Qty. | Item # | Description | Qty. |
|---|---|---|---|---|---|
| SPW502 | Spanner Wrench for Slotted SM1 Locking Rings | 1 | SH6MS20a | M6 Cap Screw, 20 mm Long | 4 |
| BD-2M | 2 mm Balldriver | 1 | SH4MS10a | M4 Cap Screw, 10 mm Long | 2 |
| BD-5ML | 5 mm Balldriver | 1 | SH4MS12a | M4 Cap Screw, 12 mm Long | 3 |
| CCHK/M | Metric Hex Key Set | 1 | SS4MS12a | M4 Setscrew, 12 mm Long | 1 |
| - | M6 Cap Screw, 8 mm Long | 2 | SD1 | M6 to M4 Counterbore Adapter, 10 Pack | 1 |
| SH6MS10a | M6 Cap Screw, 10 mm Long | 10 | - | M4 Washer | 2 |
| SH6MS12a | M6 Cap Screw, 12 mm Long | 12 | - | M6 Washer | 22 |
| SH6MS16a | M6 Cap Screw, 16 mm Long | 8 | - | 1/8" x 1/4" Steel Dowel Pin | 8 |
ソフトウェアのダウンロード
当社では、こちらの光ピンセット用ソフトウェアとしてThorCam™およびKinesis®ソフトウェアパッケージのご使用を推奨しています。ソフトウェアのインストールおよび設定についてはマニュアルをご参照ください。
カメラ用ソフトウェアThorCam
Version 3.7.0
全てのソフトウェアがこちらからダウンロード可能です。
コントローラ用ソフトウェアKinesis
Kinesis: Version 1.14.47
Kinesisソフトウェアパッケージはこちらからダウンロード可能です。
当社では、研究や教育の実習現場でお使いいただけるモジュール式の光ピンセットキットと、このページでご紹介している光トラップの基礎を学んでいただくための光ピンセット実習用キットの2種類の光ピンセットをご用意しています。 当社のモジュール式の光ピンセットキットと実習用キットは一見似ていますが、下表に要約されているように、それぞれ多くの異なる特長を備えています。
| Educational Kit | Modular System | |
|---|---|---|
| Item # | EDU-OT3(/M) | OTKB(/M) |
| Laser Wavelength | 658 nm (Visible) | 976 nm (IR) |
| Laser Power | 40 mW | 300 mW |
| Objective Type | Air | Immersion |
| Positioning System | Servo Motor in XY; Manual in Z | Piezo Actuators and Strain Gauge in XYZ |
| Force Measurement | Camera Image Analyzed with Open Source Software | Back Focal Plane Detection via Position Sensing Detector (Optional) |
| Configuration | Upright | Inverted |
| Target Groups |
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| Educational Aspects |
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レーザの安全性とクラス分類
レーザを取り扱う際には、安全に関わる器具や装置を適切に取扱い、使用することが重要です。ヒトの目は損傷しやすく、レーザ光のパワーレベルが非常に低い場合でも障害を引き起こします。当社では豊富な種類の安全に関わるアクセサリをご提供しており、そのような事故や負傷のリスクの低減にお使いいただけます。可視域から近赤外域のスペクトルでのレーザ発光がヒトの網膜に損傷を与えうるリスクは極めて高くなります。これはその帯域の光が目の角膜やレンズを透過し、レンズがレーザーエネルギを、網膜上に集束してしまうことがあるためです。
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安全な作業および安全に関わるアクセサリ
- クラス3または4のレーザを取り扱う場合は、必ずレーザ用保護メガネを装着してください。
- 当社では、レーザのクラスにかかわらず、安全上無視できないパワーレベルのレーザ光線を取り扱う場合は、ネジ回しなどの金属製の器具が偶然に光の方向を変えて再び目に入ってしまうこともあるので、レーザ用保護メガネを必ずご使用いただくようにお勧めしております。
- 特定の波長に対応するように設計されたレーザ保護眼鏡は、装着者を想定外のレーザ反射から保護するために、レーザ装置付近では常に装着してください。
- レーザ保護眼鏡には、保護機能が有効な波長範囲およびその帯域での最小光学濃度が刻印されています。
- レーザ保護カーテンやレーザー安全保護用布は実験室内での高エネルギーレーザの遮光にご使用いただけます。
- 遮光用マテリアルは、直接光と反射光の両方を実験装置の領域に封じ込めて外に逃しません。
- 当社の筺体システムは、その内部に光学セットアップを収納し、レーザ光を封じ込めて危険性を最小限に抑えます。
- ピグテール付き半導体レーザは、他のファイバに接続、もしくは他のファイバとの接続を外す際には、レーザ出力をOFFにしてください。パワーレベルが10 mW以上の場合には特にご注意ください。
- いかなるビーム光も、テーブルの範囲で終端させる必要があります。また、レーザ使用中には、研究室の扉は必ず閉じていなければなりません。
- レーザ光の高さは、目線の高さに設定しないでください。
- 実験は光学テーブル上で、全てのレーザービームが水平を保って直進するように設定してください。
- ビーム光路の近くで作業する人は、光を反射する不要な装飾品やアクセサリ(指輪、時計など)をはずしてください。
- レンズや他の光学装置が、入射光の一部を、前面や背面で反射する場合がありますのでご注意ください。
- あらゆる作業において、レーザは必要最小限のパワーで動作するようにご留意ください。
- アライメントは、可能な限りレーザの出力パワーを低減して作業を行ってください。
- ビームパワーを抑えるためにビームシャッタや フィルタをお使いください。
- レーザのセットアップの近くや実験室には、適切なレーザ標識やラベルを掲示してください。
- クラス3Rやクラス4のレーザ(安全確保用のインターロックが必要となるレーザーレベルの場合)で作業する場合は、警告灯をご用意ください。
- ビームトラップの代用品としてレーザービュワーカードを使用したりしないでください。
レーザ製品のクラス分け
レーザ製品は、目などの損傷を引き起こす可能性に基づいてクラス分けされています。国際電気標準会議(The International Electrotechnical Commission 「IEC」)は、電気、電子工学技術関連分野の国際規格の策定および普及を行う国際機関で、IEC60825-1は、レーザ製品の安全性を規定するIEC規格です。レーザ製品のクラス分けは下記の通りです
| Class | Description | Warning Label |
|---|---|---|
| 1 | ビーム内観察用の光学機器の使用を含む、通常の条件下での使用において、安全とみなされているクラス。このクラスのレーザ製品は、通常の使用範囲内では、人体被害を及ぼすエネルギーレベルのレーザを発光することがないので、最大許容露光量(MPE)を超えることはありません。このクラス1のレーザ製品には、筐体等を開かない限り、作業者がレーザに露光することがないような、完全に囲われた高出力レーザも含まれます。 |  |
| 1M | クラス1Mのレーザは、安全であるが、望遠鏡や顕微鏡と併用した場合は危険な製品になり得ます。この分類に入る製品からのレーザ光は、直径の大きな光や拡散光を発光し、ビーム径を小さくするために光を集束する光学素子やイメージング用の光学素子を使わない限り、通常はMPEを超えることはありません。しかし、光を再び集光した場合は被害が増大する可能性があるので、このクラスの製品であっても、別の分類となる場合があります。 |  |
| 2 | クラス2のレーザ製品は、その出力が最大1 mWの可視域での連続放射光に限定されます。瞬目反射によって露光が0.25秒までに制限されるので、安全と判断されるクラスです。このクラスの光は、可視域(400～700 nm)に限定されます。 |  |
| 2M | このクラスのレーザ製品のビーム光は、瞬目反射があるので、光学機器を通して見ない限り安全であると分類されています。このクラスは、レーザ光の半径が大きい場合や拡散光にも適用されます。 |  |
| 3R | クラス3Rのレーザ製品は、直接および鏡面反射の観察条件下で危険な可視光および不可視光を発生します。特にレンズ等の光学機器を使用しているときにビームを直接見ると、目が損傷を受ける可能性があります。ビーム内観察が行われなければ、このクラスのレーザ製品は安全とみなされます。このクラスでは、MPE値を超える場合がありますが、被害のリスクレベルが低いクラスです。可視域の連続光のレーザの出力パワーは、このレベルでは5 mWまでとされています。 |  |
| 3B | クラス3Bのレーザは、直接ビームを見た場合に危険なクラスです。拡散反射は通常は有害になることはありませんが、高出力のクラス3Bレーザを使用した場合、有害となる場合もあります。このクラスで装置を安全に操作するには、ビームを直接見る可能性のあるときにレーザ保護眼鏡を装着してください。このクラスのレーザ機器にはキースイッチと安全保護装置を設け、さらにレーザ安全表示を使用し、安全照明がONにならない限りレーザがONにならないようにすることが求められます。Class 3Bの上限に近いパワーを出力するレーザ製品は、やけどを引き起こすおそれもあります。 |  |
| 4 | このクラスのレーザは、皮膚と目の両方に損傷を与える場合があり、これは拡散反射光でも起こりうるとみなされています。このような被害は、ビームが間接的に当たった場合や非鏡面反射でも起こることがあり、艶消し面での反射でも発生することがあります。このレベルのレーザ機器は細心の注意を持って扱われる必要があります。さらに、可燃性の材質を発火させることもあるので、火災のリスクもあるレーザであるとみなされています。クラス4のレーザには、キースイッチと安全保護装置が必要です。 |  |
| 全てのクラス2以上のレーザ機器には、上記が規定する標識以外に、この三角の警告標識が表示されていなければいけません。 |  | |
The Portable Optical Tweezers Educational Kit was developed in cooperation with Antje Bergmann and Daniela Rappa from the Karlsruhe Institute of Technology.
Do you have ideas for an experiment that you would like to see implemented in an educational kit? Contact us at techsupport@thorlabs.com; we'd love to hear from you.
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user
(posted 2023-02-13 17:07:13.12) Hello, have you perhaps tested the exercise in which the holding force of the optical tweezers is measured with the EDU-OT3/M kit? Do you have any hints regarding the easiest way to perform this experiment? GBoedecker
(posted 2023-02-15 03:08:59.0) Thank you for your feedback! Chapter 6.5 of the manual describes how to approximate the holding force. First, Brownian motion is investigated to deduce the effective viscosity of the bead solution. Then, a bead is trapped and moved, with increased speed. The maximum speed at which the bead is still held by the laser is used to calculate an approximate value for the holding force. Hongtao Chen
(posted 2022-09-14 14:55:28.0) - Slide Holder Part 1 1
- Slide Holder Part 2 1
What are the parts number of the slide holder?
It is very useful for us and I am interested in it.
Thanks mdiekmann
(posted 2022-09-16 03:40:59.0) Thank you for contacting us! These are not standard parts, so we cannot post a part number here, but we can offer them to you directly. You selected not to be contacted, but you are welcome to reach out to your local tech support team for a quote. Scott Handley
(posted 2022-07-27 09:43:24.307) Can I buy glass slides separately ... if so, what should I buy? Marcin Sleczka
(posted 2020-09-11 03:27:37.247) Dear Thorlabs Team,
Could you tell me where I can buy slide holder for this kit? I have bought separately most of the elements where slider holder I have replaced by MAX3SLH. I have problem to connected it with the XYZ stage right now.
Do you have any suggestion how to resolve this issue?
Best regards
Marcin Sleczka soswald
(posted 2020-09-11 08:17:57.0) Response from Sönke at Thorlabs: Dear Marcin, thank you for your feedback. We can provide the slide holder as custom items. I have reached out to you directly to discuss this further.
Please be aware that the kit price is always equal to the sum of the component prices, there is no extra charge when buying the kit as a whole. Jing Xu
(posted 2020-02-24 18:59:13.347) Hi,
We have the EDU-OT1 portable optical tweezer system for our junior lab class.
In this system, the LED light source does not go through a condenser lens (or similar) before reaching the sample plane. As a result, the LED light output is diverging as it reaches the sample plane.
Can you please help resolve this problem? The LED light needs to be at focus at the sample plane. Neither the manual nor the kit we have indicate how this focusing might take place.
Your input is very much appreciated.
Best,
Jing mdiekmann
(posted 2020-02-27 07:35:40.0) Jens Kuchenmeister: A response from Jens at Thorlabs to Jing: There are different illumination patterns for microscopes and the simplest is a divergent illumination. The ability of the setup to observe and trap particles is not negatively affected by this simple illumination pattern. Carlos Luna
(posted 2019-03-28 19:52:15.347) I am very interested in this Portable Optical Tweezers Educational Kit. However, I would like to use this set up for quantitative differential phase contrast. So, I want to use this setup more like a highly reconfigurable digital microscope for which I do not need the laser part of this kit.
I would like to kindly ask you to help me tailor a kit for my specific needs.
Relevant paper:
Michael Chen, Zachary F. Phillips, and Laura Waller, “Quantitative differential phase contrast (DPC) microscopy with computational aberration correction,” Opt. Express 26, 32888-32899 (2018)
Please let me know if you need more details. I look forward to hear from you.
Kind regards,
Carlos Luna
jcrl.luna@gmail.com
Science and Research 1
University of Houston
TX nreusch
(posted 2019-04-02 06:03:42.0) This is a response from Nicola at Thorlabs. Thank you for your inquiry! We will get back to you directly to discuss your specific application. |
ズーム
- 全てのハードウェアとツールが含まれるフォトニクスキット(PCは付属しません)
- 組立てと使用が容易になる詳細なマニュアル付き
- 光ピンセット用に最適化された試料作製キットを別売りでご用意(下記参照)
光ピンセット(光トラップ)実習用キットEDU-OT3/Mには、光ピンセット(光トラップとも呼ばれます)を構築するために必要なコンポーネントが含まれています。光路、試料の位置決めステージ、可視のレーザ光源、カメラシステムなどを容易に組み立てられるのが特長です。この教育用キットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に組み立てられ、再調整せずに実習の目的で簡単に移動できます。
別売りの試料作製キット(下記参照)は、光ピンセットキットで操作する試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。
ズーム
OTKBTKは、当社の光ピンセットキットOTKB/M、ポータブル光ピンセット教育用キットEDU-OT3/Mと共にお使いいただけるよう設計されています。 光ピンセットをお使いいただく際、試料の準備や、光トラップの試験などにお使いいただくと便利です。 キット内容は下記の通りです。
- 顕微鏡用の不乾性液浸油、Cargille Type LDF
- EDU-OT3/Mでは使用しません。
- 脱イオン化された水に入った非機能化溶融石英ビーズ：Ø2.06 µm、2 g/ml
- 容量が50 µLのミニピペット
- 溝付きのプラスチック製スライド2枚：高さ400 µm、容量100 µL
- ウェル付き顕微鏡用スライドガラス5枚、Ø10 mm、厚さ20 µm
- カバーガラス100枚、18 mm x 18 mm、厚さ No.1.5
- 油浸用のスポイト
※在庫について：本製品は保存期限があるため、受注生産となっております。ご入用の際には、sales@thorlabs.jp までお問い合わせください。
ポータブル光ピンセット(光トラップ)教育用キット