2017 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, 生命工学領域, 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．本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。
１．万華鏡状トラップ場の制御：マイクロレンズアレイから生成される格子状のトラップ点を時分割走査し，エッシャーの絵画のように任意の図形の周期パターンとして100個以上の微粒子を一度に精密配置する方法を，多様な微粒子や細胞のクラスタを作成できるよう拡張した。マウスを用いて，様々な周期状トラップ場へ選択的に大きさ・色・蛍光特性の異なる微粒子を配置し，その後，縮小と回転の幾何学操作を行うことで，指定した特定の箇所でのみこれらの微粒子が互いに接触する異種微粒子クラスタを簡便に作成できることを実証した。この結果は，多数の微粒子や細胞を一括して光ピンセット操作し，これらの凝集した細胞クラスタなどを容易に作成できる方法を提供するものであり，3次元バイオロジー研究などライフサイエンス分野における汎用研究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。
２．エンドエフェクタを交換可能な双腕光マニピュレータ：電気式焦点可変レンズ，２軸走査ジンバルミラー，マイクロレンズアレイの容易に入手可能な３種類の市販光学素子を用いて，一般的な１ビームの多点光ピンセット光学系では実施の困難な，大規模または複雑な３次元マイクロ操作を可能とする２種類の双腕型光ピンセット制御システムが，容易に選択交換できる光学系を設計試作した。また，マウスに代わる双腕系の３次元操作用マン・マシンユーザインターフェースとしてLeap Motionコントローラーの可能性を検討した。
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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
目的に応じて多様な光ピンセット実験を使い分けて行える双腕システムの光学系の最適化が完了し，本装置を用いたマイクロ操作実験で，国内外で計４件の研究発表と国際誌での論文発表を行うことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ほぼ当初の計画どおり順調に研究は進捗しているので，最終年度における成果取り纏めに向けて，得られた知見については，より積極的に国内外で学会発表を行うと共に，国際誌への論文投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
投稿した論文の内，オープンアクセスでの掲載を予定していた1報が掲載不可となり，その掲載料17万程度の残額が生じた。繰り越し分については，次年度の学会での成果発表旅費，論文掲載費として，組み入れて使用する予定である。
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