生体細胞内操作用超小型ナノ作業ロボットの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360134
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 青山 尚之 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40159306)
• 研究分担者: 岩田 太 静岡大学, 工学部, 助教授 (30262794) ; 山田 幸生 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (10334583)
• キーワード: ナノ作業 / 超小型ロボット / 細胞内素子 / 熱流動 / NSOMプローブ / 微小流量 / タンパク / 顕微鏡

研究概要

本課題では微細転写加工機能を有する超小型ロボットにより細胞を収納する凹状形状を精密創成し、そこに細胞を挿入・培養し、さらに蛍光顕微鏡視野内において生体内の代謝反応やタンパク質の流動などを細胞を生かした状態で分析し、同時に細胞内で超小型ロボットに搭載した極細計測プローブをナノオーダで操作する一連の細胞処理システムの提案と構築を目的としている。
本年度は下記の成果が得られた。
(1)顕微鏡視野内用ナノ精度を有する超小型移動機構の検討:これまでに得られたマイクロ移動機構の知見に基づいて、ナノレベルの作業が実施できるようにアクチュエータ(PZTなど)の配置や構成を検討し、さらに超小型化した。
その結果、細胞の精密操作が容易にできるようになった。
(2)蛍光相関分光法によるin vitro局所熱流動検出方法:微細ガラス電極の細胞内組織の可視化と形状、位置などを得るための信号解析方法を検討し、極微小の熱分布をシミュレーションと実験により検証し、計測可能であることを明らかにした。
(3)NSOM型極細プローブの設計試作:これまでに開発してきた装置本体、電子回路全般及びソフトウェアといった基礎技術を更に発展させ、マイクロピペットをプローブとして、微小領域での化学反応やナノめっき加工を行うSPM微細加工装置を試作し、ナノスケール加工に成功した。これらの技術は生体細胞やタンパク質におけるマイクロ計測やマイクロ操作にも有効と考えられ、次年度はナノ・マイクロスケールでのバイオ領域の支援ツールとしてのシステム開発を目指す。

研究成果

• [文献書誌] 淵脇大海, 青山尚之: "顕微作業用XYO小型自走機械の開発第2報"精密工学会誌. 69・1. 69-73 (2003)
• [文献書誌] 淵脇大海, 青山尚之: "顕微作業用XYO小型自走機械の開発第3報"精密工学会誌. 70・1. 89-90 (2004)
• [文献書誌] Ohmi Fuchiwaki, H.Aoyama: "Flexible Micro processing Organized by Microrobots"Proc.of 7th Int.Conp.on Mech.Tech.. 121-126 (2003)
• [文献書誌] Ohmi Fuchiwaki, H.Aoyama: "Precise manipulation control on three microrobots"Proc.of 18th ASPE Annl.Meeting. 287-290 (2003)
• [文献書誌] F.Iwata, A.Sasaki: "Nanometer-scale electronic modification of NiO film using MSOM"Solid State Ionics. 165. 7-13 (2003)
• [文献書誌] F.Iwata, A.Sasaki: "Nanometer-Scale layer modification of Polycarbonate Surface by Scotching with tip oscillation using anatomic force Microscope"Wear. 254. 1050-1055 (2003)