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高精度位置決め磁気駆動マイクロデバイスを用いたオンチップ細胞操作に関する研究

利用高精度定位磁驱动微器件进行片上细胞操控的研究

基本信息

批准号：
11J56352
负责人：
萩原将也
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Nagoya 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 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J56352/
关键词：
マイクロロボット μTAS Lab on a Chip On-chip robot

项目摘要

本研究ではマイクロ流体チップ内で非接触に駆動される磁気駆動マイクロツール(Magnetically Driven Microtool:MMT)にかかる摩擦を低減することで,マイクロ流体チップ内において細胞の精密・高速操作を行うことを目的としている.駆動源として永久磁石を用いるため,熱の発生がなく,非接触でmNレベルの力を発生させられる超精密・超高速アクチュエータは世界初である.そこで本年度はMMTに規則的に配列したV溝群(リブレット)を加工することにより,高速駆動時における流体摩擦の低減を行った.まずリブレット解析モデルを作製し,流体摩擦を最小に抑えるためのリブレット形状の最適化設計を実施.この最適形状を作製については,シリコンとニッケルの複合加工を用いることで,高精度に微小V溝群をMMTに加工することを達成した.作製したMMTの駆動周波数特性を測定すると,従来5Hz程度で駆動できなくなっていたのに対して,リブレット付のMMTにおいては90Hz(282mm/s)の高速駆動を達成した.また,マイクロ流体チップのガラス基板に圧電セラミックスを付与して超音波振動を印加することにより,見かけの摩擦力を大幅に低減することが可能であり,これにより最小1.1μmの位置決め精度を達成している.マイクロ流体チップの安定した環境内において,流体制御をチップデザインにより行うことで,細胞を連続的にMMT作業エリアに搬送することにより,細胞の処理速度を飛躍的に向上することが可能である,本年度はマイクロ流体チップ内において流体微粒子多分岐ソーティング,細胞の多分岐搬送,卵子の高速除核を達成した.mNの発生力mmの位置決め精度,280mm/s以上の高速駆動を達成した非接触アクチュエータは世界初であり,マルチスケールの細胞に対して適応することが可能である.

This study aims to reduce friction in non-contact fluid motion (Magnetically Driven Microtool:MMT) and to achieve precision and high-speed operation of cells in fluid motion. The power source and permanent magnet are used in the middle, heat generation, non-contact, power generation, ultra-precision, ultra-high speed, and the beginning of the world. This year, the MMT is regularly arranged and the V groove group is processed. The fluid friction is reduced when the MMT is operated at high speed. To minimize fluid friction and optimize the shape of the fluid, the optimal design of the fluid is implemented. The optimum shape of the machining process is achieved by machining micro V-grooves with high precision. The frequency characteristics of MMT were measured at about 5Hz, and the MMT was operated at about 90Hz(282mm/s). For example, the pressure of the fluid substrate is applied to the ultrasonic vibration, and the friction force is greatly reduced. It is possible to achieve a position resolution accuracy of at least 1.1μm. In the stable environment of fluid, fluid control, MMT operation of cell connection, transportation, cell processing speed leap upward, this year, fluid micro-particle multi-branch solution, multi-branch transportation of cell, The high speed of egg nuclear removal is achieved.mN of production force mm of position determination accuracy, more than 280mm/s of high speed movement is achieved without contact.