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2014 年度 実績報告書

仮想減速器の着想と高分解能細胞位置決めへの挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 26630098
研究機関大阪大学

研究代表者

金子 真  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70224607)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2015-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / システムオンチップ / バイオ関連機器 / ナノバイオ / 細胞・組織
研究実績の概要

公称分解能10ナノメートルかつ2kHz応答周波数を有するピエゾアクチュエータとシリンジをバックラッシュレス接合してシリンジポンプを構成し,5kHzサンプリングレートを有する高速ビジョンを顕微鏡内に設置し,マイクロ流路内の細胞位置情報を取得して制御用コンピュータにフィードバックし,サンプリングレート1kHzの制御系を構築した.次にフィードバック制御用ソフトを開発し,ステップ応答指令に対するピエゾアクチュエータ応答,マイクロチップ変形応答,細胞の変位応答をそれぞれ高速ビジョンで取得し,各部位での応答時定数と細胞の位置決め分解能を評価した.制御パラメータを最適化し,ビジョンセンサのピクセル限界とも言える 250ナノメートル分解能した.さらに周波数応答については,80Hzまで位相遅れ180度以内を維持することができた.
マイクロ流路を用いた細胞の位置決め分解能はこれまで1マイクロメートルが上限となっていた.本研究はこれまでの上限を“仮想減速器”の効果を利用して一気に4倍引き上げることに成功したことになる.細胞の位置決め分解能の向上は,マクロレベルの細胞特性試験のレベルアップに直結する.これまでにない繊細な動きを細胞に能動的に与え,そのときの細胞変形を高分解能で計測された位置情報,速度情報に対して相関をとることで,いままでに見れなかった細胞特性を見出せる可能性を秘めていることを強調しておきたい.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] On-Chip Actuation Transmitter for Enhancing the Dynamic Response of Cell Manipulation using a Macro-scale Pump2015

    • 著者名/発表者名
      T. Monzawa, M. Kaneko, C. Tsai, S. Sakuma, and F. Arai
    • 雑誌名

      Biomicrofluidics

      巻: 9 ページ: 014114

    • DOI

      10.1063/1.4907757

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High Resolution Cell Positioning Based on a Flow Reduction Mechanism for Enhancing Deformability Mapping2015

    • 著者名/発表者名
      S. Sakuma, K. Kuroda, F. Arai, T. Taniguchi, T. Ohtani, Y. Sakata, and M. Kaneko
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 5 ページ: 1188-1201

    • DOI

      10.3390/mi5041188

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Geometrical Alignment for Improving Cell Evaluation in a Microchannel with Application on Multiple Myeloma Red Blood Cells2014

    • 著者名/発表者名
      C. Tsai, S. Sakuma, F. Arai, T. Taniguchi, T. Ohtani, Y. Sakata and M. Kaneko
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 ページ: 45050-45058

    • DOI

      10.1039/C4RA08276A

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cell Pinball: What is the Physics2015

    • 著者名/発表者名
      R. Murakami, M. Kaneko, S. Sakuma, and F. Arai
    • 学会等名
      IEEE MEMS2015
    • 発表場所
      Portugal, Estril
    • 年月日
      2015-01-18 – 2015-01-22
  • [学会発表] On-Chip Pressure sensing by Visualizing PDMS Deformation Using Microbeads2015

    • 著者名/発表者名
      C. Tsai and M. Kaneko
    • 学会等名
      IEEE MEMS2015
    • 発表場所
      Portugal, Estril
    • 年月日
      2015-01-18 – 2015-01-22
  • [学会発表] Fluid Seperated Volumetric Flow Converter for High Speed and Precise Cell Position Contrl2015

    • 著者名/発表者名
      T. Monzawa, S. Sakuma, F. Arai, and F. Arai
    • 学会等名
      IEEE MEMS2015
    • 発表場所
      Portugal, Estril
    • 年月日
      2015-01-18 – 2015-01-22
  • [学会発表] Evaluation of Cell Deformability through Fluidic Micro Channel2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko
    • 学会等名
      URAI2014
    • 発表場所
      Malaysia, Kuala Lumpur
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell Pinball2014

    • 著者名/発表者名
      R. Murakami, M. Kaneko, S. Sakuma, and F. Arai
    • 学会等名
      IEEE MHS2015
    • 発表場所
      野依記念学術記念館(名古屋市千種区)
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-12

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公開日: 2016-06-01  

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