超音波マイクロピンセットに関する研究

微小物体の非接触マニピュレーション技術は,「マイクロマシン」や「バイオテクノロジー」などの分野における次世代の重要な要素技術としてその開発が望まれている.本研究の超音波マイクロピンセットは,音の放射力を駆動力としてミクロンサイズの物体を選択的・非接触的に種々操作することを目的として行われたもので,以下のような成果が得られた.1.微量液体中にビーム幅が狭く,パワー密度の高い音波を発生させるために,集束形の浮き電極形一方向性すだれ状電極とΔV/Vガイドからなるビーム圧縮形漏洩波トランスジューサを新たに開発した.そして,LiNbO_3圧電板上に,動作中心周波数97.5MHzのビーム圧縮形漏洩波トランスジューサを試作し,5.8dBの変換損失を得た.2.今回開発した漏洩波トランスジューサとビジュアルフィードバック技術を用いたピンセット(マニピュレータ)を試作し,微小球の移送や捕捉を行った.そして,直径がおよそ50μmのSiO_2ガラス球及びポリスチレン球を、任意の図形や文字パターンに沿って二次元移送させることに成功した.また、複数個の微粒子のうちから特定の微粒子を一点に捕捉させることにも成功した.更に、音響インピーダンスが水に近く、吸収損失が大きい物質の音響放射力関数の数値計算結果より、本マニピュレータのバイオマテリアルへの適用の可能性が見出された.これらの成果は,音響学会,超音波研究会,JJAP誌などに発表した.

微小物体の非接触マニピュレーション技術は,「マイクロマシン」や「バイオテクノロジー」などの分野における次世代の重要な要素技術としてその開発が望まれている.本研究の超音波マイクロピンセットは,音の放射力を駆動力としてミクロンサイズの物体を選択的・非接触的に種々操作することを目的として行われたもので,以下のような成果が得られた.1.微量液体中にビーム幅が狭く,パワー密度の高い音波を発生させるために,集束形の浮き電極形一方向性すだれ状電極とΔV/Vガイドからなるビーム圧縮形漏洩波トランスジューサを新たに開発した.そして,LiNbO_3圧電板上に,動作中心周波数97.5MHzのビーム圧縮形漏洩波トランスジューサを試作し,5.8dBの変換損失を得た.2.今回開発した漏洩波トランスジューサとビジュアルフィードバック技術を用いたピンセット(マニピュレータ)を試作し,微小球の移送や捕捉を行った.そして,直径がおよそ50μmのSiO_2ガラス球及びポリスチレン球を、任意の図形や文字パターンに沿って二次元移送させることに成功した.また、複数個の微粒子のうちから特定の微粒子を一点に捕捉させることにも成功した.更に、音響インピーダンスが水に近く、吸収損失が大きい物質の音響放射力関数の数値計算結果より、本マニピュレータのバイオマテリアルへの適用の可能性が見出された.これらの成果は,音響学会,超音波研究会,JJAP誌などに発表した.