光トラップ場の時空間構造の動的制御による３次元マイクロ操作の研究

• 研究課題/領域番号: 24560318
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 光ピンセット / マイクロ・ナノデバイス / 知能機械 / 画像処理 / マイクロマニピュレーション

研究成果の概要

本研究では，光トラップ場の時空間構造を精密に実時間制御できるハイブリッド光ピンセット光学系を試作・最適化し，画像処理などの高度自動化技術と統合・融合化することで，多様な物質を３次元マイクロ操作するための基盤技術を開発した．2軸ミラーと電気式焦点可変レンズを用いた時分割同期走査による3次元多点光ピンセットの最適設計法の提案，画像認識技術との統合による3次元微粒子アレイの自動生成と幾何学変換，光多点クランプ法による珪藻のような非球状物の3次元回転などを行い，これら方法の有効性を実証した．

研究成果

• [雑誌論文] Controlled 3D rotation of biological cells using optical multiple-force clamps (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka and S. Wakida
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: Vol.5(7) 号: 7 ページ: 2341-2348
  • DOI: 10.1364/boe.5.002341
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of hybrid optical tweezers system for controlled three-dimensional micromanipulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, S. Tsutsui and H. Kitajima
  • 雑誌名: Opt. Eng. 巻: 52 号: 04 ページ: 43002-43002
  • DOI: 10.1117/1.oe.52.4.043002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical arrangement of fluorescent micro-beads with a hybrid optical tweezers system (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, S. Tsutsui, H. Kitajima, and S. Wakida
  • 雑誌名: MNE2013 London Book of Abstracts 巻: -
• [雑誌論文] 3D multiple optical tweezers based on time-shared scanning with a fast focus tunable lens (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: Vol.15(2) 号: 2 ページ: 25708-25708
  • DOI: 10.1088/2040-8978/15/2/025708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of hybrid optical tweezers system for automated 3D micro manipulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, et al.
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: Vol.8550 ページ: 85501X-85501X
  • DOI: 10.1117/12.980463
  • 査読あり
• [学会発表] 3D optical micro-manipulation platform for biomedical application (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka and S. Wakida
  • 学会等名: 40th International Conference on Micro and Nano Engineering
  • 発表場所: Lausanne(Switzerland)
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] ３次元光ピンセットによる動的微粒子配列の自動生成と制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中芳夫,脇田慎一
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館（富山県・富山市）
  • 年月日: 2014-05-28
• [学会発表] Dynamical arrangement of fluorescent micro-beads with a hybrid optical tweezers system (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, S. Tsutsui, H. Kitajima, and S. Wakida
  • 学会等名: 39th International Conference on Micro and Nano Engineering
  • 発表場所: Imperial College of London, London, United Kingdom
• [学会発表] GPC-機械走査ハイブリッドマルチビーム光ピンセットシステムの試作
  • 著者名/発表者名: 田中芳夫,外３名
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2012
  • 発表場所: アクトシティ浜松（ 浜松市）
• [学会発表] ３次元ハイブリッドマルチビーム光ピンセットシステムの試作
  • 著者名/発表者名: 田中芳夫,外３名
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学（ 金沢市）
• [学会発表] Design of hybrid optical tweezers system for automated 3D micro manipulation
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, et al.
  • 学会等名: SPIE Optical Systems Design 2012
  • 発表場所: Barcelona(Spain)
• [備考] 健康工学研究部門生体ナノ計測グループホームページ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/hri/group/2015_nb-4/index.html
• [産業財産権] 微小物の３次元操作装置 (2012)
  • 発明者名: 田中芳夫
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-107277
  • 出願年月日: 2012-05-09