2011 Fiscal Year Research-status Report
ロボット制御技術を活用した次世代バイオ支援機器開発の非接触機能分析システムの研究
| Project/Area Number |
23560277
|
|---|
| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
久池井 茂 北九州工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (50300653)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 慶一 北九州工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (40249876)
川原 浩治 北九州工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (20321515)
滝本 隆 北九州工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (60581220)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
|
| Keywords | 生体細胞 / 非接触 / 運動制御 / レーザー / ツイザー / 超微粒子 / 細胞機能 / ナノバイオフォトニクス |
|---|
| Research Abstract |
現在までに，水中における様々な微粒子の捕捉や移動，培地内における細胞の捕捉や移動を行ってきた。本研究では，レーザー光を２本用いて微粒子に照射し，細胞を挟みこむことで３次元運動や回転運動の運動制御を研究している。また，細胞の機能をリアルタイムで分析処理するシステムを開発するため，細胞の破損や損傷がないことを絶対条件として取り組んだ。レーザー光が１本だと，３次元運動を行うことは可能だが，回転運動を行うことができない。したがって，レーザー光を２本使う方法を提案することで，細胞に直接レーザーを照射する必要がなく，細胞の破損や損傷を避けることができ，回転運動も可能となるシステムを実現する。 問題点の１つである，細胞の姿勢（回転等）により形状が変化することを防ぐために，画像処理技術RIMを適用した。さらに，RIMを用いた非接触運動制御技術に，細胞の機能分析技術を組み合わせることで新しいシステムを研究開発した。本研究のシステムでは，レーザー光を独立して動かす必要があり，それを実現するために，対物レンズにピエゾステージを導入して動作させる方法を考えた。そして，ピエゾステージとパソコンを繋ぐことによって，パソコン上で細胞の運動制御を行うことを可能とし，より正確に移動が行えるような環境を整えた。 また，共焦点レーザー操作顕微鏡の焦点を変えることなく断層画像を取得することが可能となるため，抗体の染色画像を取得してきたときに発生していた，カバーガラスの反射の影響を受けることなく，より高速・高精度で細胞の三次元画像を作製できるようになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在，細胞の非接触運動制御に関しては，北九州高専内の細胞工学センターに実験装置を導入しており，白血病細胞であるK-562やMOLT4を用いて研究を行っている。また，画像処理による細胞の機能分析に関しては，細胞工学センターの共焦点レーザー操作顕微鏡を用いて白血球細胞の画像を撮り，その画像を用いて，細胞の機能分析を行っている。 画像処理技術にはRIMを導入したことにより，高速かつ高精度な機能情報を得ることができるので，画像処理を用いた細胞の機器分析技術の信頼性が増し，バイオテクノロジーにおけるレーザー光圧力を用いた生体細胞の非接触運動制御法が明らかになりつつある。 以上より，研究計画・方法で記した平成２３年度の目標をほぼ達成したと考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２４年度は，平成２３年度までに研究開発した二つのシステムを統合化する。細胞からの反応によるデータを用いて，現在観測できない細胞機能特性を解析イメージングする予定である。機能分析と画像処理結果との相関を調べ，細胞の反応を示すメカニズムを観察し，細胞機能分析への応用を提案する。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究開発した二つのシステムの統合を行うため，平成２４年度に導入予定であるものは評価ボードである。カメラキャプチャー回路書き込み済みの画像処理アプリケーションプラットフォームで，外部カメラを用いた高度な画像処理を可能とする。より最終製品に近い評価環境で実験を行うことによって，研究開発の期間短縮に寄与すると考えている。この他，学会発表や調査等を予定している。
|
