2018 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on general-purpose optical tweezers system with different optical configurations for high performance non-contact 3D micromanipulation
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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（以下3D-OT）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．微粒子の全自動マイクロ操作：昨年度試作したエンドエフェクタを交換することで大規模または複雑な３次元マイクロ操作が可能な双腕型OTシステムのうち，２組の3D-OTを構成した双腕システムに円ハフ変換を用いた微粒子認識技術と衝突回避アルゴリズムを融合することで，数十個の微粒子を一括捕捉・操作し，２組の文字パターンや細胞把持・ねじり用の六角形状把持ツール等の作成が自動的に行えることをデモ実験により検証した。これにより，これまでは実施が想定されていないマイクロ環境下での細胞のねじり操作を行うことも可能になると思われる。
２．多指による多点光ピンセットの制御：OTは，時分割走査などで１本のビームから，複数個のトラップ点を生成でき，生成した複数のトラップ点で１個の対象を捕捉することで，多指ハンドのように剛体の姿勢を操作することもできる。多点OTをマイクロ操作用多指ハンドとして利用するためのユーザインタフェースとしてLeap Motion Controller (以下LMC)を検討した。微小球を操作ツールとして複雑形状の操作対象を間接トラップする場合や，多指ハンド双腕マニピュレータを協調させながら把持した対象を3D操作するような，事前の作業計画が困難である複雑な操作などには，LMCをユーザインタフェースとして行う操作は有効と考えられる。しかし，実空間での対象の精密操作にLMCを用いるには，制御ソフトウエア上の解決すべき課題が数多くある事もわかった。
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