2003 Fiscal Year Annual Research Report
卵細胞操作用自動マイクロマニピュレーションシステムの開発
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14350065
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
江田 弘 茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仇 中軍 SVBL, 非常勤研究員
清水 淳 茨城大学, 工学部, 講師 (40292479)
周 立波 茨城大学, 工学部, 助教授 (90235705)
石川 友彦 三友製作所, 設計部, テクニカルアドバイザー(研究職)
川上 辰男 三友製作所, 設計部, リーダー(研究職)
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| Keywords | マイクロマニピュレーション / 自動化 / 細胞操作 / 画素座標 / クローン技術 |
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| Research Abstract |
医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している.しかしながら,現在の細胞操作は非常に繊細で,長時間にわたって作業者に大きな負担をかけるので,熟練を要さずとも自動で作業を行えて,成功率が高い自動マニピュレーションの開発が望まれている.そこで我々は操作者の命令に従い必要な操作を自動的に行えるマニピュレーションシステムの開発を目指している.本年度は画像情報を利用して細胞と工具の認識し,それらの位置情報と形状情報をもとに自動で正確なツールの位置決めを可能にした.
本システムは細胞に対して動作機構部,制御処理部,インターフェース部の3つのモジュールから構成される.動作機構部は,CCDカメラ,倒立顕微鏡及び超音波モータ駆動のXYZステージ上に固定され,顕微鏡の左右に配置されている.顕微鏡下で細胞(試料)に対して自動で作業を行う場合には,まずCCDカメラからの画像情報に基づいて,細胞やツールを識別して,さらにピクセル座標系でその位置情報を算出し駆動ステージにフィードバックして,ツール先端の位置及び移動経路を適切に制御する.ピクセル座標を参照することにより,XYZステージが持つ直交誤差,バックラッシュ,ドリフトなどの機械的誤差の影響を取り除いて,高精度でツールの位置決めができる.さらに,これまで独自の座標系にある左右2つのXYZステージおよび試料ステージが同一のピクセル座標系に参照・統合することにより,ツール/ツール間,ツール/試料間の相対位置を正確に決めることができる.これは,複数ツールが必要とする協調作業や衝突回避を行うときに特に重要である.そこで、より繊細なマニピュレーションを行うため,30FPSを凌ぐ処理速度で得られたピクセル座標の位置情報をもとにフィードバック制御を行った結果,±1pixclの位置決めの精度が得られた.そして開発したシステムを用いて自動で1つの細胞に対して協調作業を実現した.
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Research Products
(12 results)
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[Publications] J.Shimizu, H.Tanaka.L.Zhou, H.Eda: "Molecular Dynamics Analysis of Ultra High-Acceleration and Vibration Cutting"Key Engineering Materials. 257-258. 21-26 (2004)
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[Publications] L.Zhou, J.Shimizu, H.Eda: "Axisymmetric Aspherical-form Generation for Large Diameter Optical Components"Key Engineering Materials. 257-258. 101-106 (2004)
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[Publications] H.Eda, T.Ishikawa, Y.Tomita, Y.Yamamoto, L.Zhou.T.Kawakami, J.Shimizu: "Development of Biological-Micro-Manipulation System in Scanning Electron Microscope"Proc. of 2003 Int. Symposium on Micromechatronics and Human Science. 211-214 (2003)
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[Publications] T.Ishikawa, H.Eda, Y.Yamamoto, T.Kawakami, L.Zhou, J.Shimizu: "Manipulation of the Universal Rotational Mechanism for Biological Application"Proc. of 2003 Int. Symposium on Micromechatronics and Human Science. 309-315 (2003)
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[Publications] 清水 淳, 江田 弘, 周 立波: "すべり摩擦・摩耗機構の分子動力学解析-ゼロ摩耗-摩耗遷移領域の挙動-"トライボロジスト. 48・9. 741-751 (2003)
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[Publications] 谷山久法, 江田 弘, 清水 淳, 周 立波, 中沢由加里: "金属粒子適用マイクロファブリケーションの基礎的研究-第1報:鋼の微小引っかきに及ぼす第2相合金の影響-"砥粒加工学会誌. 48・9. 263-268 (2003)
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[Publications] 佐川克雄, 江田 弘, 周 立波, 清水 淳, 白石昌武: "φ300シリコンウエハ超精密研削加工シミュレーション"砥粒加工学会誌. 47・8. 440-445 (2003)
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[Publications] J.Shimizu, H.Tanaka, L.Zhou, H.Eda: "Molecular Dynamics Simulation of Material Removal Mechanism beyond Propagation Speed of Plastic Wave"Proc. of Int. Conf. on Leading Edge Manufacturing in 21st Century. 309-315 (2003)
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[Publications] L.Zhou, S.Kawai, S.Kimura, J.Shimizu, H.Eda: "Development of Chemo-Mechanical Grinding (CMG) Process"Proc. of Int. Conf. on Leading Edge Manufacturing in 21st Century. 47・8. 440-445 (2003)
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[Publications] H.Huang, L.Ying, L.Zhou: "High Speed Grinding of Silicon Nitride with Resin Bond Diamond Wheels"Journal of Materials Processing Technology. 141・3. 329-336 (2003)
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[Publications] L.Zhou, K.Shinohara, J.Shimizu, H.Eda: "Material Removal Mechanism Beyond Plastic Wave Propagation Rate"Precision Engineering. 27・2. 109-116 (2003)
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[Publications] L.Zhou, J.Shimizu, A.Muroya, H.Eda: "Three Dimensional Kinematical Analyses for Surface Grinding of Large Scale Substrate"Precision Engineering. 27・2. 175-184 (2003)
