2010 Fiscal Year Annual Research Report
光トラップポテンシャル場の動的形成による非接触マイクロ操作の研究
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20560252
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
田中 芳夫 独立行政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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| Keywords | 光ピンセット / 知能機械 / マイクロ・ナノデバイス / 画像処理 |
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| Research Abstract |
本研究は,光学顕微鏡下の様々な形状と光学的性質を有する物質を対象に,実時間画像処理による被操作対象物の特徴認識技術とレーザ光の照射により形成される光トラップポテンシャル場分布の実時間制御により,非接触で被操作対象物の3次元姿勢や位置を高精度かつ動的に制御するための基盤技術を開発することを目的とし,レーザ光を利用する非接触マイクロ操作技術の汎用化と確立を目指す.本年度得られた主な成果は以下のとおりである
1.特徴認識アルゴリズムの開発:ハフ変換を利用した球状微粒子認識アルゴリズムを用いて顕微鏡下の全微粒子の中心座標と微粒子径を実時間で同定し,その後空間光変調素子(SLM)を制御することで,一般化位相コントラスト(GPC)法により同定した微粒子径と同サイズの円状の高コントラストレーザ光パターンを認識した微粒子位置に実時間で複数作れるGPC光ピンセット系を試作し,自動捕捉機能など,基本性能の動作確認と有効性の検証を行った
2.時間・空間分布制御による球状物の複数同時操作・配置:昨年度まで用いていたレーザビームの時分割走査法と,項目(1)のGPC法の2種類のマルチビーム光ピンセット法が1台のレーザ光源を用いて併用できる,ハイブリッド光ピンセットシステムの実現可能性の検討を行い,システムの試作を行った.その結果,GPC法を用いて顕微鏡下に円状高コントラストレーザ光パターンを格子状に多数配置し,その格子状の光トラップ場ヘミラー走査によるレーザ光焦点位置の制御で捕捉した微粒子を1個ずつ運搬することで,走査停止時間の制限などから従来の時分割走査法では一度に捕捉・配置できる微粒子数が16個程度であったのが,数十個へと大幅に改善できることなど,その有効性を明らかにした
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