光駆動マイクロマシンを用いたマイクロ化学システムの創製

使用光驱动微型机器创建微化学系统

• 批准号: 14750182
• 负责人: 丸尾 昭二
• 金额: $ 3.07万
• 依托单位: Yokohama National University (2003)Nagoya University (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750182/
• 关键词: 光駆動マイクロマシン; マイクロ光造形法; マイクロ化学分析システム; 光トラッピング; ナノピンセット; 光硬化性樹脂

本研究研の目的は、2光子サブミクロン造形法を用いて、種々の光駆動マイクロマシンを開発し、新しいマイクロ流体制御デバイスやバイオ研究用ツールを創製することである。本年度は、2自由度駆動が可能なナノニードルの駆動特性向上に関する以下の研究開発を行った。(1)高出力YAGレーザーを用いた高効率光駆動システムの構築前年度は、光駆動システムとして、2光子マイクロ光造形装置を流用していたため、レーザーパワーが100mW程度しか得られていなかった。そこで本年度は、最大出力4Wの高出力YAGレーザーを光源に用いた新たな光駆動システムを構築した。これにより、より高速かつ高出力の光駆動が行えるようになった。(2)2自由度駆動型ナノニードルの最適設計2自由度の駆動が可能なナノニードル(プローブ径:250nm)の最適設計を行った。具体的には、シングルビームで高効率な光トラップが行えるようにナノニードルの駆動部に取り付けられている「トラップポイント」の形状を最適化した。実験では、円柱形上のトラップポイントの高さと直径をさまざまに変化させ、光駆動実験を行った。その結果、直径1.1ミクロン、高さ4.2ミクロンの円柱形状が最適であることがわかった。最適形状のトラップポイントを有するナノニードルを作製し、駆動性能評価実験を行った。駆動実験では、先に開発した新駆動システムを用いて、最大回転数120rpm、最大並進駆動12Hzを実現した。(3)ナノニードルによる微小物体の操作実験最適設計したナノニードルを用いて、液体中で微小物体を操作する実証実験を行った。実験では、液体中に浮遊するマイクロ物体をニードル先端で刺す、押すなどの動作に成功した。この結果から、ナノニードルが細胞やタンパク質などの生体試料の微細マニピュレーションに有効であることが確かめられた。

The purpose of this study is to develop a novel 2-photon photodynamic imaging method for the study of photodynamic imaging. This year, the following research and development projects were carried out to explore the feasibility of two-degree-of-freedom (2-DOF) motion analysis. (1)High power YAG laser system with high efficiency This year, the maximum output of 4W YAG light source is used in the construction of new optical system. High speed, high output and light movement (2)2 Optimal Design of Degree of Freedom Motion-type (250 nm) Specifically, the shape of the moving part of the vehicle is optimized with high efficiency. The height of the cylinder is about 10 mm, and the diameter of the cylinder is about 10 mm, and the diameter of the cylinder is about 10 mm. Results: Diameter 1.1 mm, height 4.2 mm, column shape is optimal. The optimal shape of the vehicle is determined by the operation of the vehicle and the performance evaluation. In addition, the new dynamic system developed in advance is used, with a maximum rotation speed of 120 rpm and a maximum parallel rotation of 12 Hz. (3)The optimal design for the operation of small objects in liquid and liquid is demonstrated. The object floating in the liquid is successfully moved. The results of this study are as follows: 1. The cell size and quality of the biological sample are very small.

项目成果

K.Ikuta, Y.Sasaki, H.Maegawa, S.Maruo: "Biochemical IC chips for pretreatment in biochemical experiments"Proc. of the 15th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2003). 343-346 (2002)

K.Ikuta、Y.Sasaki、H.Maekawa、S.Maruo：“用于生化实验预处理的生化IC芯片”Proc。

S.Maruo, K.Ikuta, H.Korogi: "Force-controllable, optically driven micromachines fabricated by single-step two-photon microstereolithography"Journal of Microelectromechanical Systems. 12・5. 533-539 (2003)

S.Maruo、K.Ikuta、H.Korogi：“通过单步双光子微立体光刻技术制造的力可控、光学驱动的微机械”《微机电系统杂志》12・5 (2003)。

K.Ikuta, Y.Sasaki, H.Maegawa, S.Maruo, T.Hasegawa: "Micro ultrasonic homogenizer chip made by hybrid microstereolithography"Proceedings of Micro Total Analysis Systems 2002. 745-747 (2002)

K.Ikuta、Y.Sasaki、H.Maekawa、S.Maruo、T.Hasekawa：“通过混合微立体光刻技术制造的微型超声波均质器芯片”Micro Total Analysis Systems 2002. 745-747 (2002)

K.Ikuta, A.Takahashi, K.Ikeda, S.Maruo: "Fully-integrated micro biochemical laboratory using biochemical IC chips"Proc. of the 15th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2003). 451-454 (2002)

K.Ikuta、A.Takahashi、K.Ikeda、S.Maruo：“使用生化 IC 芯片的完全集成的微型生化实验室”Proc。

S.Maruo, K.Ikuta: "Submicron stereolithography for the production of freely movable mechanisms by using single-photon polymerization"Sensors and Actuators A. 100-1. 70-76 (2002)

S.Maruo、K.Ikuta：“利用单光子聚合生产可自由移动机构的亚微米立体光刻技术”传感器和执行器 A. 100-1。