2017 Fiscal Year Annual Research Report
MEMS for electron microscopy to study nanobiology and its application to observation of bacterial dynamics
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15H05416
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石田 忠 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80517607)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | MEMS液体セル / 電子顕微鏡 / 動態観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液中に存在する細菌を生きた状態で電子顕微鏡観察するための技術を開発してきた。しかし、実験の成功率が低い上に、実験中にシリコンチッ化膜が破れて実験が中断してしまうことが頻繁に起こった。そこで、シリコンチッ化膜が破れても同一デバイスで実験するための観察窓の複数化と流路壁とシリコンチッ化膜の接触によるシリコンチッ化膜の破れ防止のためのマイクロ流路の再設計を行った。これまでの液体セルは200μm四方の観察窓が1つであったが、観察窓を25個以上有する液体セルに改良した。本液体セルは観察窓が破れても、破れた箇所をエポキシ樹脂で補修することで、同一デバイスで複数回の実験が可能となった。また、流路壁とシリコンチッ化膜の接触を回避するために、流路幅を大きく流路高さを高くした流路を用いることで、シリコンチッ化膜の破れを抑制し歩留まり向上に成功した。
本デバイスを用いて、電子顕微鏡を用いた気泡や液滴の動態観察を行った。デバイスに培養液を還流すると、培養液内部に存在する100μm級の気泡が観察窓を通過する様子を観察することに成功した。また、水が観察窓部に存在せずその周囲に存在する状態でチャンバ内の温度を昇温したところ、シリコンチッ化膜表面に直径数μmの液滴が複数形成する様子を観察できた。さらにこれらの液滴が互いに融着し、そのサイズが大きくなる様子も観察した。これらの結果から、長時間にわたる動態観察が可能であることを実証した。
ただし、流路の幅を大きく高さを高くしたことで、シアノバクテリアの観察が困難になった。そこで、電子顕微鏡を上下逆転することで、重力によりシアノバクテリアをシリコンチッ化膜に接触することにした。その結果、シアノバクテリアの観察が可能となり、光照射下でシアノバクテリアの培養を行った。30分に一度観察したが、シアノバクテリアの増殖は見られなかった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
アウトリーチ活動：石田忠、“生きた細菌を電子顕微鏡で見る、”科学と音楽とメルヘン、大泉学園ゆめりあホール、 2017年4月.
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