プロセス・トモグラフィー法によるマイクロ流路内粒子濃度分布の３Ｄ可視化

使用过程层析成像方法对微通道中的颗粒浓度分布进行 3D 可视化

• 批准号: 11F01056
• 负责人: 武居 昌宏
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01056/
• 关键词: 流体工学; 混相流; トモグラフィー; 可視化

現在、遺伝子解析や細胞挙動計測が広く研究されていますが、バッチ解析(リアルタイムではない解析)が主流で、非常に多くの時間と労力を要し、次世代の超高速解析の足かせとなっています。微小細胞や遺伝子の超高速解析は、急務の研究課題となっています。その解決の一つの可能性が極微小なマイクロ流路であり、遺伝子の特長により形状が異なることで遺伝子濃度の違いが生じる性質を利用し、マイクロ流路内のDNA泳動挙動計測装置の開発や、DNAリアルタイム解析技術などのバイオ流体チップの研究開発を進めています。その実現には、流路内のナノ粒子濃度や、流速の多次元計測が非常に重要なキーポイントとなります。例えば、ナノオーダーレベルの計測が不可能であったフローサイトメトリーについて、マイクロ流路の垂直断面全体を通過する混相状態の粒子濃度分布、粒子流速分布、粒子数分布、粒子流量分布、加濃度分布を多次元的に求められ、超高速のフローサイトメトリーを実現することが可能です。1年目の平成23年度のテーマは、「高解像度マイクロ・プロセス・トモグラフィー法の確立」です。実施した研究項目は、(1)多数の電極を埋め込んだマイクロ流路の製作、(2)超高速スイッチング装置のプログラミングと調整、(3)マイクロシリンジポンプからの定量供給における画像再構成の調整、(4)マイクロ流路内のナノ粒子挙動の多次元マイクロ・プロセス・トモグラフィーによる可視化計測実験でした。(1)では、MEMS技術を駆使して80個の電極を埋め込んだマイクロ流路の製作を製作しました。(2)では、80個の電極間の超高速スイッチングと電位印加の同期を取るために抵抗を測定しマイクロ流路のセンサの安全性を確認しました。(3)では、マイクロ・プロセス・トモグラフィー法を利用してマイクロ流路の断面の画像再構成を行いました。(4)では、マイクロ流路内のマイクロ粒子挙動のマイクロ・プロセス・トモグラフィーによる可視化計測実験を行いました。

Now, but 伝 parsing や dynamic measuring cell 挙 が hiroo く research さ れ て い ま す が, バ ッ チ parsing (リ ア ル タ イ ム で は な い parsing) が mainstream で, very に く の time と 労 を to し, next generation の ultra-high speed parsing の foot か せ と な っ て い ま す. Ultra-high-speed analysis of 伝 offspring of microcellular や and urgent research topics となって ます ます. そ の solve の つ の possibility が tiny な マ イ ク ロ flow で あ り, but 伝 の specialty に よ り shape が different な る こ と で heritage 伝 son concentration の violations い が raw じ る properties using を し, マ イ ク ロ flow within の DNA swimming 挙 dynamic measuring device の open 発 や, DNA リ ア ル タ イ ム parsing techniques な ど の バ イ オ fluid チ ッ プ の research open 発 を into め て Youdaoplaceholder0 ます. そ の be presently に は, flows in の ナ ノ や particle concentration and velocity の multidimensional measuring が very important な に キ ー ポ イ ン ト と な り ま す. Example え ば, ナ ノ オ ー ダ ー レ ベ ル の measuring が impossible で あ っ た フ ロ ー サ イ ト メ ト リ ー に つ い て, マ イ ク ロ flow の vertical section all を through す る miscible state の particle concentration distribution, particle velocity distribution, particle distribution, particle flux distribution, concentration distribution を multidimensional に ask め ら れ, ultra-high speed の フ ロ ー サ イ ト メ ト リ ー を It is possible that する とが とが is です. In the year 2023 of the Heisei era, <s:1> テ and テ were established, and the "high resolution <s:1> ロ ロ ロ · プロセス · トモグラフィ トモグラフィ law <e:1> was established." です. Be applied し は た research, (1) most の electrode buried を め 込 ん だ マ イ ク ロ flow の production, (2) the ultra-high-speed ス イ ッ チ ン グ device の プ ロ グ ラ ミ ン グ と adjustment, (3) マ イ ク ロ シ リ ン ジ ポ ン プ か ら の rationing に お け る portrait again constitute の adjustment, and (4) マ イ ク ロ flow within の ナ 挙 ノ particles move の multidimensional マ イ ク ロ · Youdaoplaceholder0 · トモグラフィ による による visual measurement experiment で た た. (1) で は, MEMS technology を 駆 make し て 80 の electrode buried を め 込 ん だ マ イ ク ロ flow の を built し ま し た. (2) で は, 80 の electrodes の ultra-high-speed ス イ ッ チ ン グ と potential Inca の period を take る た め に を resistance measurement し マ イ ク ロ flow の セ ン サ の security を confirm し ま し た. (3) で は, マ イ ク ロ · プ ロ セ ス · ト モ グ ラ フ ィ ー を using し て マ イ ク ロ flow の section の portraits to constitute を line い ま し た. (4) で は, マ イ ク ロ flow within の マ イ ク 挙 ロ particles move の マ イ ク ロ · プ ロ セ ス · ト モ グ ラ フ ィ ー に よ る visual measuring be 験 を line い ま し た.

项目成果

Analysis of Dielectrophoretic force acting on particles in minichannel

微通道内粒子介电泳力分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Kota SUZUKI;Hiromichi OBARA;JeEun CHOI Masahiro TAKEI
• 通讯作者: JeEun CHOI Masahiro TAKEI

マイクロ・チャンネルの固体二相流のマイクロ粒子濃度分布の3次元計測とシミュレーション

微通道内固体两相流微粒浓度分布的三维测量与模拟

• 发表时间: 2011
• 作者: 崔題恩;武居昌宏
• 通讯作者: 武居昌宏

マイクロ流路垂直断面の微粒子濃度計測

微通道垂直横截面颗粒浓度的测量

• 发表时间: 2011
• 作者: 紺野浩之;崔題恩;武居昌宏
• 通讯作者: 武居昌宏

3D transition measurement of particle-liquid two-phase flow and simulation in microchannel by process computed tomography

过程计算机断层扫描微通道中颗粒-液体两相流的 3D 转变测量和模拟

• 发表时间: 2011
• 作者: Je-Eun Choi;Mohd Sobri Takriff Masahiro TAKEI
• 通讯作者: Mohd Sobri Takriff Masahiro TAKEI

A Hybrid PTV Using an Affine Transformation

使用仿射变换的混合 PTV

• 发表时间: 2011
• 作者: D. H. Doh;G. R. Cho;C. J. Lee;J. E. Choi M. Takei
• 通讯作者: J. E. Choi M. Takei