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LOCAL FLUORESCENT LABELED MICRO DEVICE FOR MANIPULATION-MEASUREMENT OF MINUTE OBJECT

Patent code P110004192
File No. AF02P002
Posted date Jul 8, 2011
Application number P2008-146448
Publication number P2009-294008A
Patent number P4919232
Date of filing Jun 4, 2008
Date of publication of application Dec 17, 2009
Date of registration Feb 10, 2012
Inventor
  • (In Japanese)生田 幸士
  • (In Japanese)池内 真志
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title LOCAL FLUORESCENT LABELED MICRO DEVICE FOR MANIPULATION-MEASUREMENT OF MINUTE OBJECT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microdevice for enabling the manipulation of a minute object in a liquid under fluorescence observation.
SOLUTION: The microdevice includes at least one site to be captured in a fluid by an electrostatic force, a magnetic force, a light pressure force, a hydrodynamic force and the like and at least one site having a shape or mechanism suitable for manipulating an object, wherein the X-Y dimension of at least one site among these sites is less than 100 μm and a fluorescent label 3 is present in at least one local region sufficiently distant from the contact site 2 to the object 8 on the microdevice. Thereby the position of the microdevice can be easily detected under fluorescence observation and at the same time the observation of the fluorescence of the object 8 itself becomes possible, and the measurement of a minute force and the accurate measurement of the elasticity and the like of the intracellular minite organ and the like can be performed.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2008146448thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST Novel Measuring and Analytical Technology Contributions to the Elucidation and Application of Life Phenomena AREA
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