フォトニック流体制御による単一細胞多元分析システムの開発

利用光子流体控制开发单细胞多维分析系统

• 批准号: 18048017
• 负责人: 丸尾 昭二
• 金额: $ 7.49万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18048017/
• 关键词: マイクロ光造形法; マイクロマシン; 光ピンセット; バイオチップ

本研究では、単一細胞の分子応答や力学刺激応答をサイト選択的に多元分析する「マイクロチップ型分析システム」の構築をめざした。本システムの特徴は、マイクロポンプやバルブなどの流体制御素子をレーザー光によって遠隔駆動させることである。このシステムは、マイクロアクチュエータを内蔵させる必要がないため、バイオチップ自体を小型で安価に製造できるという特徴がある。本年度は、レーザー照射によって高速回転駆動するヘリカルロータマイクロポンプの設計・試作を行った。直径4μmの円筒内部に螺旋状のブレードを内蔵させたヘリカルロータを設計し、レーザー光による光の放射圧によって回転トルクを高効率に発生させることに成功した。このヘリカルロータは300rpm以上で高速回転することを実験的に確かめた。さらに、このロータをU字型マイクロ流路に内蔵させたマイクロポンプを設計した。このポンプでは、回転するロータの周囲に生じる粘性力によって液体を輸送する。設計では、最大流量が得られる形状を有限要素法に基づく流体解析によって決定した。実際に、2光子マイクロ光造形法によって、マイクロポンプを試作し、駆動検証実験を行った。その結果、pL/分オーダの超微量液体輸送が実現できていることが確認できた。また、光駆動流体制御素子の複数・同時駆動をめざして、空間光変調素子を用いた多点同時光トラッピングシステムを構築した。複数の微粒子を同時に捕捉し、自在駆動させることに成功した。今後、このマルチトラッピングシステムを用いて、より高度な光制御バイオチップの研究開発を行う予定である。

In this study, we constructed a multi-dimensional analysis system for molecular responses and mechanical responses of single cells. The characteristics of this system are: This is the first time I have ever seen such a thing. This year, the design and trial operation of high-speed rotary motion shall be carried out. The diameter of the cylinder is 4μm, and the spiral shape of the cylinder is designed to produce high efficiency light. The speed of rotation is higher than 300rpm, and the speed of rotation is higher than 300rpm. In the middle of the night, the sun rises and the moon rises. The viscous force generated by the fluid transfer mechanism is usually used to transfer the fluid. Design, maximum flow rate and shape are determined by finite element method based on fluid analysis. In practice, 2-photon photosynthesis method is used to test and verify the performance of photosynthesis. Results, pL/min and ultra-micro liquid delivery were confirmed. The structure of multiple simultaneous optical modulator and spatial optical modulator can be realized by multi-point simultaneous optical modulator. A plurality of particles are captured simultaneously, and the particles are moved freely. In the future, the research and development of this system will be carried out in a predetermined manner.

项目成果

Recent progress in two-photon microfabrication

双光子微加工的最新进展

• 发表时间: 2008
• 期刊: Lasers&Photonics Reviews 2
• 作者: M. Shibata;N. Ohura;N. Sekiya;S. Ichioka;A. Kamiya;S. Maruo
• 通讯作者: S. Maruo

ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて -ナノ光技術の基礎から実用まで-

关于纳米光学和纳米光子学的所有内容 - 从纳米光学技术的基础知识到实际应用 -

• 发表时间: 2006
• 作者: 井上宏之;芳賀誠士;丸尾昭二;丸尾昭二;T. Hasegawa;A. Takaura;S. Maruo;高浦彰;高浦彰;S. Hardt(編);丸尾昭二(分担執筆)
• 通讯作者: 丸尾昭二(分担執筆)

マイクロポンプ

微型泵

• 发表时间: 2007

Nano-and Micromaterials Series: Advances

纳米和微米材料系列：进展

• 发表时间: 2008
• 期刊: Nano-and Micromaterials Series: Advances in Materials Research, Vol. 9, Springer
• 作者: M. Shibata;N. Ohura;N. Sekiya;S. Ichioka;A. Kamiya;S. Maruo;S. Hardt(編)
• 通讯作者: S. Hardt(編)

2光子造形による光制御バイオチップの開発

使用双光子建模开发光控生物芯片

• 发表时间: 2007
• 期刊: 化学とマイクロ・ナノシステム研究会誌 6・1
• 作者: M. Shibata;N. Ohura;N. Sekiya;S. Ichioka;A. Kamiya;S. Maruo;S. Hardt(編);S. Maruo;S. Maruo;丸尾 昭二;丸尾 昭二;丸尾 昭二;丸尾昭二;丸尾昭二;丸尾昭二
• 通讯作者: 丸尾昭二