2015 Fiscal Year Research-status Report
異構造光トラップ場を用いた非接触３次元マイクロ操作の高機能化と汎用化の研究
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15K05921
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
田中 芳夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (30357454)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 知能機械 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマニピュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，光学的干渉の発生しない２組の光トラップ場の３次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセットを試作し，高度自動化技術と統合・融合化することで，光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に３次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている．初年度に得られた主な成果は以下のとおりである．
１．ハイブリッド・双腕3D光ピンセット光学系の試作：申請者の発明に基づいた既存のハイブリッド光ピンセットと，同じく申請者の発明に基づいた電気式焦点可変レンズと２軸ジンバルミラーによる高速高精度な時分割同期走査を行える3D光ピンセットを，各々最適な双腕型光学配置に改造することで，高精度な3次元マイクロ操作の行える2組の双腕光ピンセット制御システムを構築した．
２．試作システムの基本性能評価：双腕型，すなわち，２ビーム3D光ピンセットの1本のビーム系にマイクロレンズアレイを組み入れることで，高価な空間光変調器を用いることなく100個以上のトラップ点を生成できる多点光ピンセット光学系を考案した．また，このマイクロレンズアレイの基本格子から生成される光トラップ点を時分割同期走査することで，基本格子の整数倍の格子状光トラップ点を生成し，この時分割走査による格子状光トラップ点へ，２ビーム3D光ピンセットのもう1本のビーム系を用いて生成した3D光トラップ点をマウス操作で位置制御することで，12x12以上の格子，すなわち百数十個の微粒子からなる動的微粒子アレイなどを極めて容易に作成できることを示し，本手法の有効性を実証した．この結果は，多数の微粒子や細胞を一度に光ピンセット操作できる安価かつ構築の容易な光学系を提供するものであり，今後，試料の一括操作が不可欠となるライフサイエンス分野などにおける汎用ツールとしての光ピンセット技術の有用性をより高めるものと考える．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた2組の双腕型3D光ピンセット光学系の試作がほぼ完了し，本装置に関する特許出願を行うと共に，本装置を用いた実験で高IF値を有する国際誌への論文掲載を行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画どおり順調に研究は進捗しているので，２年目は，より積極的に国内外で研究発表やPR活動を行うと共に，国際誌への論文投稿を行う．
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| Causes of Carryover |
当初2泊3日で出張を計画していた国内での学会発表を，研究所近郊の四国内での発表に変更したため，１泊２日の出張で参加が可能となり，3万程度の残額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越し分については，次年度の国内外での学会での成果発表旅費として，組み入れて使用する予定である．
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