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微小物体操作・計測用の局所蛍光標識マイクロデバイス コモンズ

国内特許コード P110004192
掲載日 2011年7月8日
出願番号 特願2008-146448
公開番号 特開2009-294008
登録番号 特許第4919232号
出願日 平成20年6月4日(2008.6.4)
公開日 平成21年12月17日(2009.12.17)
登録日 平成24年2月10日(2012.2.10)
発明者
  • 生田 幸士
  • 池内 真志
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 微小物体操作・計測用の局所蛍光標識マイクロデバイス コモンズ
発明の概要 【課題】液中の微小物体の蛍光観察下で操作を可能とするためのマイクロデバイス。
【解決手段】静電気力、磁気力、光圧力、流体力等によって液中で捕捉される少なくとも1つの部位と、対象物の操作に適した形状あるいは機構を有する少なくとも1つの部位とからなり、これらの部位の内、少なくとも1つの部位のX-Y方向の寸法が100μm未満であり、かつ、該マイクロデバイス上の対象物8との接触部位2から十分離れた少なくとも1つの局所領域に蛍光標識3を有することにより、蛍光観察下でのマイクロデバイスの位置の検出を容易にするとともに、対象物8自体の蛍光の観察との両立が可能となり、微小な力の計測や細胞内小器官等の弾性等をより精度良く計測することが可能となる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、液中に分散した微小物体の操作・計測には、延伸したガラスピペットや、MEMS技術を用いて作製した微小ピンセット、あるいはマイクロビーズ等が用いられてきた。光ピンセットと呼ばれるレーザによって捕捉されたマイクロビーズと呼ばれる微小球を用いてマイクロ・ナノサイズの対象物の操作・計測は、屈折率の大きい微小球に光が入射する際に、屈折によって光の運動量が変化するが、その運動量変化に応じた力が微粒子表面に生じる。これらの合力がレーザ焦点に向くために、微粒子を引き寄せるように働く原理を利用したものである。中でも、光学的、電気的、あるいは磁気的な作用力によって捕捉されたマイクロビーズを用いて、微小物体を操作する手法は、密閉された容器内でも適用可能なことや、多数のマイクロビーズを分散させることにより多数の対象物の操作が可能なこと、さらに可動範囲が大きいこと等から、細胞や生体分子を扱う研究において多用されている(下記特許文献1参照)。



しかし、マイクロビーズは形状が球状体に限定されるため、掴んだり、引っ張ったり、捩じったりする局所的な操作や、単分子の操作を行うことは困難であった。そのため、対象物の操作に適したより複雑な構造を有し、かつマイクロビーズと同様に液中分散可能な、各種マイクロデバイス(下記非特許文献1および特許文献2、3参照)が開発されてきた。そして、本件発明者は、前述したような光駆動ナノマニピュレータとして、長さ10μmに満たない2自由度ナノニードル、2自由度ナノムーバ、2自由度ナノロボットハンドをこれまでに開発し、数μm径の生細胞の個別遠隔操作に成功している。
【特許文献1】
特許公開2001-165840
【非特許文献1】
Applied Physics Letters,Vol.82(1),pp.133-135,2003
【特許文献2】
特許公表2005-500914
【特許文献3】
特許公開2007-97475

産業上の利用分野


本発明は、微小物体の操作を行うためのマイクロデバイスに関する。より詳細には、本発明は、液中等(液体はもとより、気体や真空中にての微小物体の操作を行うためのマイクロデバイスにも適用が可能である)の流体中で微小物体を操作するための、局所的に蛍光ラベルされた3次元構造を有するマイクロデバイスおよび、それを用いた位置・作用力計測システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
微小物体の操作を可能とするためのマイクロデバイスであって、このマイクロデバイスはUV硬化性エポキシ系光硬化性樹脂にフェムト秒パルスレーザを照射して3次元的に硬化させた一つの部位と、前記未硬化の樹脂を洗浄した後、UV硬化性エポキシ系硬化性樹脂に蛍光色素を混合した樹脂によりマイクロデバイス上の対象物との接触部位の反対端部に形成され、かつ、光圧力によって捕捉される局所領域としての少なくとも1つの部位を備え、前記3次元的に硬化させた一つの部位は対象物の操作に適した形状あるいは機構を有する部位として形成され、かつ、対象物との接触部位に、酵素、タンパク、核酸、抗体、細胞外マトリクス、脂質、糖鎖、無機触媒の少なくとも1つが固定されており、また、接触部位の反対端部に形成される1つの部位は光圧力によって捕捉される円柱状突起として成され、前記突起のみに蛍光標識が付与されて構成されていることを特徴とするマイクロデバイス。

【請求項2】
前記少なくとも1つの部位のX、Y、Zいずれかの方向の寸法が100μm未満であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。

【請求項3】
前記少なくとも1つの蛍光標識された検出領域のX-Y方向の寸法が、50μm未満であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。

【請求項4】
前記蛍光標識された局所領域に、別の蛍光特性を有する蛍光標識を施したことを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。

【請求項5】
前記蛍光標識された複数の局所領域が、それぞれ異なる蛍光特性を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。

【請求項6】
前記少なくとも1つの蛍光標識された局所領域が、蛍光色素、無機蛍光粒子、量子ドット、蛍光ビーズのいずれか、またはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。

【請求項7】
前記光圧力によって流体中で捕捉される少なくとも1つの部位に作用する力と平衡点からの変位の関係が、理論または実験的に校正されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロデバイス。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008146448thum.jpg
出願権利状態 登録
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