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

基本信息

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

项目摘要

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。

目前，对基因分析和细胞行为的测量进行了广泛的研究，但是批处理分析（不是实时分析）是主流，需要大量的时间和精力，并且是下一代超快速分析的障碍。微孔和基因的超快速分析已成为紧迫的研究主题。该解决方案的一种可能性是极小的微通道，通过利用基因的形状取决于基因的特征，我们正在微通道内开发一种DNA - 分子行为测量设备，以及生物流体芯片的研究和开发，例如实时DNA分析技术。为此，纳米颗粒浓度和流速的多维测量是极为重要的关键点。例如，对于流式细胞术，在不可能的纳米顺序水平测量值的情况下，可以通过多维在多维中找到颗粒浓度分布，粒子流速分布，粒子流量分布，粒子流量分布和浓度分布，从而实现超高速度流式细胞术，从而可以通过微流路径的整个垂直横截面。 2011年第一年的主题是“建立高分辨率的微处理器断层扫描方法”。 The research items carried out were (1) the fabrication of micro-flow channels with many electrodes embedded, (2) the programming and adjustment of ultra-high-speed switching devices, (3) the adjustment of image reconstruction during quantitative supply from a micro-syringe pump, and (4) the visualization measurement experiment using multidimensional micro-process tomography of nanoparticle behavior within the micro-flow 渠道。在（1）中，我们充分利用MEMS技术来制造具有80个嵌入其中电极的微流通道。在（2）中，测量电阻以确保在80个电极和潜在应用之间同步超高速度，并确认了微流通道传感器的安全性。在（3）中，使用微型过程层析成像方法进行了微流通道的横截面的图像重建。在（4）中，我们使用微通道中的微粒行为的微颗粒层造影进行了可视化测量实验。