MEMS熱センサによる細胞の代謝モニタリング

使用 MEMS 热传感器监测细胞代谢

• 批准号: 18651055
• 负责人: 中別府 修
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18651055/
• 关键词: MEMS; 代謝熱; 熱工学; 生体熱分析; 熱センサ; 薄膜熱センサ; 細胞; 高感度計測; 恒温槽; マイクロ・ナノデバイス; 熱分析; 超精密計測; 代謝

本研究は,MEMS技術,高精度温度・熱量計測技術,高度熱安定化技術を駆使して10pWレベルの極微量熱量計測技術を開発し,液中の単一または少数細胞の代謝活性や各種刺激に対する熱応答のモニタ,計測技術の開発を目的としている.この代謝熱計測技術により,細胞の活動状況,化学物質や薬剤等に対する細胞の応答がその活動範囲内で速やかに,定量的に計測可能となることが期待される。平成20年度は,ガラス基板上に微細加工プロセスで形成する薄膜サーモパイルセンサの感度向上のため,製作プロセスの見直しを行い,全域でサーモパイルが動作するセンサを製作した.また,従来,単一センサでの計測であったものを,同型センサ2個を用いた差動計測に変更し,長周期の同相ノイズの除去を可能とした.さらに,温度安定化を促進するため,4重恒温槽の格段にペルチェ素子を用いたフィードバック温度制御系を導入した.試作システムを用い酵母菌の増殖過程を観察した結果,ノイズレベルは酵母菌3000個の代謝熱と同レベルであり,半日程度の計測から増殖曲線が作成され,その対数増殖特性から初期細胞数を推定することができ,100個程度の酵母菌が100,000個レベルへ増殖する過程が観察された,また,植物の種子を試料とした計測では,発芽に伴う代謝発熱を検出し,多様な応用が出来ることが示された.

This research aims at the development of MEMS technology, high precision temperature and calorimetry technology, high thermal stabilization technology, and fine dust calorimetry technology. The metabolic calorimetry technology is concerned with the cell activity status, chemical substances, etc., and the cell response within the activity range is rapid and quantitative. In the 20th year of Heisei, a thin film was formed on the substrate by micromachining, and the sensitivity of the film was increased. The film was produced in a straight line, and the film was produced in a full range. For example, if a single phase is used for differential measurement, a single phase is used for differential measurement, and a single phase is used for elimination. In addition, temperature stabilization is promoted, and a temperature control system is introduced to use selected elements in the cells of the 4-layer constant temperature bath. As a result of the observation of the propagation process of yeast in the trial system, the metabolic heat of 3000 yeast cells was measured and the propagation curve was constructed at the half-day level, and the number of propagation characteristics was estimated to be 100,000 yeast cells at the initial stage. Plant seeds are tested, germinated, metabolized, and stored in a variety of ways.

项目成果

Application of MEMS technology on Scarming Thermal Mieroscopy and Chip-calorimetry,

MEMS技术在热显微镜和芯片量热中的应用，

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Iwamoto;R. Takahashi;M. Inoue;Osamu Nakabeppu
• 通讯作者: Osamu Nakabeppu

High-Performance Thermal Sensors with MEMS Technology (SThM, Chip Calorimeter and Bio Metabolism Monitor

采用 MEMS 技术的高性能热传感器（SThM、芯片热量计和生物代谢监测仪）

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. of 17^<th> International Symposium on Transport Phenomena ISTP-17 (CD-ROM)
• 作者: 中別府修;坂寄純一;土井祐介・中谷彰宏;Osamu NAKABEPPU
• 通讯作者: Osamu NAKABEPPU

MEMSを用いた微小熱分析技術の開発

使用MEMS的微热分析技术的开发

• 发表时间: 2008
• 作者: Yohei Ito;Koji Takahashi;Tatsuya Ikuta;Xing Zhang;中別府修
• 通讯作者: 中別府修

MEMS技術の熱工学への応用

MEMS技术在热工程中的应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: 第44回日本伝熱シンポジウム講演論文集
• 作者: Yusuke Kinoshita;Yu Yamayose;Yusuke Doi;Akihiro Nakatani and Takayuki Kitamura;松下和裕・土井祐介・中谷彰宏;正畠康行・中谷彰宏;織田章宏・土井祐介・中谷彰宏;中別 府修
• 通讯作者: 中別 府修

MEMSサーモパイルセンサによるバイオカロリメトリ

使用 MEMS 热电堆传感器的生物量热法

• 发表时间: 2008
• 作者: 山本昌弘;中別府修
• 通讯作者: 中別府修