細胞のイオン輸送体の機能解明を目的とした浸透圧刺激印加及び機械特性計測技術の開発

开发渗透刺激应用和机械性能测量技术，以阐明细胞离子转运蛋白的功能

• 批准号: 16J11482
• 负责人: 杉浦 広峻
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J11482/
• 关键词: MEMS; MicroTAS; 力計測; 微細加工; 変位計測; 干渉計; エッチング; 細胞特性計測; マイクロフルイディクス; 単一細胞分析; 粘弾性計測; センサ，アクチュエータ; micro-TAS; microfluidics; 画像計測; 力学モデル; パラメータ推定

申請者は，単一細胞の浸透圧適応機能の解明を目的とし，機械構造を統合化したマイクロ流体システムを用いた細胞の計測技術の開拓を進めてきた．本計測系は，環境の溶媒を制御しながら個別の細胞の特性を計測できる．マイクロ流体チップの中央には二対の機械式プローブを設計してあり，板バネ形状のはりのたわみから反力―変形量特性を評価することが可能である．本研究初期構想では，浸透圧環境下での細胞の静的な特性を評価することを目標としてきた，しかしながら細胞内部の浸透圧に起因するダイナミクスをより定量的に解明するためには，細胞内部の流動室の特性を評価できるようにすることが重要であると判明した．そのため，研究計画を軌道修正し，必要な要素的基盤技術の追求を進めた．（１）マイクロ流体システム内部に細胞を滞留なく供給する流路加工技術．従来の細胞計測システムは，細胞を計測するための流路狭窄部において，急縮小部分をどうしても形成してしまうことから，高せん断速度領域が発生し，細胞が引き伸ばされ，節々に詰まるといった問題が発生する．そこで，ガラスの特殊ウェットエッチング技術により，平滑化された流路の狭窄部を作製する技術を確立した．これにより，細胞の流路内での変形，付着を抑制し，従来のコンセプトである連続的な細胞の計測を実現可能とした．（２）レーザ変位計による顕微鏡下観察物に対する高精度高速な変異計測技術．従来，力センサとなる梁構造のたわみの計測には，画像センサから得られた信号からモアレ縞を生成し，位相差検出を行う方法を用いてきた．しかしながら，画像センサを用いるため，変位計測の周波数が低く，またレイテンシーも大きかった．申請者は，計測アルゴリズムを変更し，レーザの一時回折光を用いた新しい干渉計の原理を開発し，実証した．これにより，実証実験においてフォトディテクタのサンプリングレートによる計測を可能とした．

Applicants は 単 a cell の saturate 圧 optimum 応 の interpret を purpose と し, mechanical structure を identity change し た マ イ ク ロ fluid シ ス テ ム を with い た cells の の measuring technology to develop を into め て き た. This test is a を test of the characteristics of individual <s:1> cell <e:1> controlled by environmental <s:1> solvent を and で を る る. マ イ ク ロ fluid チ ッ プ の central に は two polices の mechanical プ ロ ー ブ を design し て あ り, plate バ ネ shape の は り の た わ み か ら reaction -- - shaped flow characteristic を review 価 す る こ と が may で あ る. This idea at the beginning of the study で は, soak 圧 environment で の cells の な characteristics of static を review 価 す る こ と を target と し て き た, し か し な が ら intracellular の soak 圧 に cause す る ダ イ ナ ミ ク ス を よ り quantitative に interpret す る た め に は, intracellular の flow chamber の features を review 価 で き る よ う に す る こ と が important で あ る と.at し た. Youdaoplaceholder0 ため, research plan を orbit correction そ, necessary な element base disk technology <e:1> pursue を to めた. (1) The processing technology of the flow path where に cells are を retained inside the システム fluid システム and なく supply する. 従 to の cells measuring シ ス テ ム は, cell を measuring す る た め の flow of narrow に お い て, urgent part narrow を ど う し て も form し て し ま う こ と か ら, high せ ん speed field が 発 し, cell が lead き stretch ば さ れ, section 々 に wall ま る と い っ た problem が 発 raw す る. そ こ で, ガ ラ ス の special ウ ェ ッ ト エ ッ チ ン グ technology に よ り, smoothing さ れ た flow の narrow department を cropping す る technology を establish し た. こ れ に よ り, cell の flow within で の - form, pay the を suppress し 従 to の コ ン セ プ ト で あ る even 続 な cells の measuring を may be presently と し た. (2) レ ザ ザ variable position meter による顕 micro-mirror 観 object observation に for する high-precision and high-speed な variable position measurement technology. 従 to force セ ン サ と な る beam construction の た わ み の measuring に は, portrait セ ン サ か ら have ら れ た signal か ら モ ア レ stripe を generated し, phase difference 検 を row を う method with い て き た. し か し な が ら, portrait セ ン サ を with い る た め, - a measuring の cycle for low が く, ま た レ イ テ ン シ ー も big き か っ た. Applicants は, measuring ア ル ゴ リ ズ ム を - more し レ ー ザ の every back to refractive を い た new し い dry involved meter の principle を open 発 し, be issuing し た. こ れ に よ り, be be 験 に お い て フ ォ ト デ ィ テ ク タ の サ ン プ リ ン グ レ ー ト に よ る measuring を may と し た.

项目成果

単一細胞の大変形圧縮モデルを用いたオンチップ弾性特性計測

使用单细胞大变形压缩模型进行片上弹性性能测量

• 发表时间: 2016
• 作者: 杉浦 広峻;佐久間臣耶，金子 真，新井史人
• 通讯作者: 佐久間臣耶，金子 真，新井史人

次元ノズル形状の形成によるマイクロ狭窄流路における粒子供給性能の向上

通过形成立体喷嘴形状来改善微收缩通道中的颗粒供应性能

• 发表时间: 2018
• 作者: 辻井悠希;北山兼弘;杉浦広峻，佐久間臣耶，新井史人
• 通讯作者: 杉浦広峻，佐久間臣耶，新井史人

Large indentation method to measure elasticity of cell in robot-integrated microfluidic chip

机器人集成微流控芯片中细胞弹性的大压痕法测量

• DOI: 10.1109/lra.2017.2717500
• 发表时间: 2017
• 期刊: IEEE Robotics Automation Letter
• 作者: Hirotaka Sugiura;Shinya Sakuma;Makoto Kaneko;Fumihito Arai
• 通讯作者: Fumihito Arai

3-D conical microchannel fabricated by wet etching using Ti/Au sacrificial layer

使用 Ti/Au 牺牲层通过湿法蚀刻制造 3D 锥形微通道

• 发表时间: 2018
• 作者: Hirotaka Sugiura;Shinya Sakuma;Fumihito Arai
• 通讯作者: Fumihito Arai

Microscopic laser interferometry to measure the displacement of micromechanical objects

显微激光干涉测量微机械物体的位移

• 发表时间: 2018
• 作者: Hirotaka Sugiura;Shinya Sakuma;Fumihito Arai
• 通讯作者: Fumihito Arai