3次元マイクロマシニングによる微小細管の作製と血球細胞の解析

通过 3D 微加工制造微管并分析血细胞

• 批准号: 15651071
• 负责人: 南谷 晴之
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651071/
• 关键词: マイクロマシン; 微小細管; 3次元微細加工; グレイスケールリソグラフィ; SU-8; PDMS; 血球細胞; 血小板; マイクロマシニング; マイクロチャネル; 赤血球; 白血球; ポリジメチルシロキサン; 感光性ガラス; 水ガラス接合; フォトレジスト

PDMSの型となるネガ型フォトレジスト(SU-8)に対するグレイスケールリソグラフィを行い、形成したレジストの3次元構造体をPDMSに転写して、感光性ガラスより透明なPDMSの3次元流路構造体、すなわちPDMSを基板とするμ-Fluidic Deviceの作製を行った。これにチャネル構造の覆いとなるPDMS対向基板にサンプル流出入孔を設け、両者を圧着して3次元微小細管を作製、またマイクロポンプを装着し、流量可変のサンプル液量制御を行った。別途Au・Kr電極を真空蒸着した薄板状ガラス基板をサンドイッチ構造に圧着して電界効果を利用したサンプル制御を行った。これは複素誘電率ε_p^*の微小サンプルが複素誘電率ε_m^*の媒質内に浮遊しているとき、この媒質の両側に不平等電界E_<rms>を印加すると、誘電泳動力F_dが電界の二乗の勾配に比例する力としてサンプルに作用するという誘電泳動現象を利用したものである。この誘電泳動力によりデバイス内のサンプルを旋回・攪拌することが可能となる。サンプルの検出系には高速ビデオ画像処理方式を使用し、血球細胞とくに血小板の凝集状態を蛍光可視化解析することに成功した。本研究では、数値シミュレーションにより誘電泳動力に対する電界強度、印加周波数、電極配置、サンプル誘電率、サンプル粒子径などの諸パラメータの依存性を検討した。上記で得たμ-Fluidic Deviceに対して、以下の検討を行った。(1)流路の流体力学的特性評価、(2)サンプルの旋回流れの観測、(3)機械的手段を用いないサンプルの攪拌・混合・沈殿防止・壁面付着防止の実現、(4)血球細胞とくに血小板の流動・粘着能の評価、などであるが、実測結果は数値シミュレーションともよく一致し、赤血球の変形流動能の観測や血小板凝集能亢進過程の観測に有効であることが示された。

对形成PDMS类型的负光孔师（SU-8）进行了灰度光刻，并将形成的抗性的三维结构转移到PDMS上，以制造透明的PDMS的3维流动路径，该结构是透明的，它是透明的，该玻璃比具有PDMS的μ-Fluidic glucts the pdms as subsentate os the subseptrates as s subsenterate。在PDMS计数器基材上形成了样品流和出口孔，该底物覆盖了通道结构，两者被压接来产生3D微管，并将微泵连接到用可变流量控制的样品液体体积上。将AU和KR电极真空沉积的薄玻璃基板分别认真到三明治结构上，以使用现场效应进行样品对照。 This is because of the use of the dielectrophoretic phenomenon in which, when a small sample with a complex permittivity ε_p^* is floating in a medium with a complex permittivity ε_m^*, when an unequal electric field E_<rms> is applied to both sides of this medium, the dielectrophoretic force F_d acts on the sample as a force proportional to the gradient of the square of the electric field.这种介电的力使设备内部的样品旋转并搅拌。样本检测系统使用了一种高速视频图像处理方法，并且通过荧光可视化分析成功地进行了血细胞（尤其是血小板）的聚集状态。在这项研究中，我们研究了各种参数的依赖性，例如电场强度，应用频率，电极排列，样品介电常数和样品粒径对介电作用的数值模拟。如下研究了上述获得的μ-富集设备。这些包括（1）评估流动通道的流体动力学特性，（2）观察样品的旋流流动，（3）实现搅拌，混合，预防沉积，预防没有机械手段的样品的墙壁粘附，（（4）评估血液细胞的流动性和粘附性，尤其是在数字上均匀的衡量结果。红细胞的变形和流动能力以及增加血小板聚集的过程。

项目成果

光の移動干渉縞を用いた分離方法および分析装置

利用光学移动干涉条纹的分离方法及分析装置

• 发表时间: 2005

R.Mori, Y.Matsumoto: "UV Light Transparency of Emulsion Gray-scale Mask and Three-dimensional Micromachining of Photosensitive Glass"Proceedings of the 20th Sensor Symposium. 215-218 (2003)

R.Mori、Y.Matsumoto：“乳液灰度掩模的紫外光透明度和感光玻璃的三维微加工”第20届传感器研讨会论文集。

森 涼太郎, 松本佳宣: "エマルジョングレイスケールマスクの紫外線透過量と感光性ガラスの3次元微細加工"電気学会論文誌Eセンサ・マイクロマシン準部門誌. Vol.123No.11. 499-503 (2003)

Ryotaro Mori、Yoshinobu Matsumoto：“乳剂灰度掩模的紫外线透射和感光玻璃的三维微加工”，日本电气工程师学会会刊，电子传感器和微型机械杂志，第 123 卷第 11 期。499- 503（2003）

Organ Microcirculation -A Gateway to Diagnostic and Therapeutic Interventions-, Role of Oxidative Stress in Interaction between Endothelial Cells and Platelets in Diabetes

器官微循环 - 诊断和治疗干预的门户 - 氧化应激在糖尿病内皮细胞和血小板相互作用中的作用

• 发表时间: 2005
• 作者: Y.Hirose;E.Sekizuka;H.Minamitani
• 通讯作者: H.Minamitani

Simultaneous Analysis of Leukocyte-Platelet dynamics in Cerebral Ischemia and Reperfusion by Use of the Multicolor Imaging

利用多色成像同时分析脑缺血和再灌注中的白细胞-血小板动力学

• 发表时间: 2005
• 期刊: Microcirculation Annual 21
• 作者: N.Suzuki;E.Sekizuka;H.Minamitani
• 通讯作者: H.Minamitani