高機能化システム部門知的システム研究分野（初澤毅研究室）

高機能化システム部門知的システム研究分野
（初澤毅研究室）
E-mail: [email protected]
http://www.pme.pi.titech.ac.jp/
（研究分野）
MEMS/NEMSをライフサイエンス解析デバイス，チップに応用する。また，バイオテクノロジを用いたナノメカニズムの
創製手法を開発する。
（研究テーマ）
１）環状ＤＮＡを用いたナノメカ構造（初澤毅，栁田保子）
ボトムアップ的なナノメカニズム創成手法として，環状Ｄ
ＮＡを用いた自己整合によるナノメカ構造体を創製してい
る。環状ＤＮＡであるプラスミドの一部を直径が27nmにな
るように切り出し，結合部分にビオチンを標識する。これと
直径5nmの金粒子を混合すると環状ＤＮＡが２個連結した
プラスミド眼鏡が形成される(図１)。写真はＡＦＭ(原子間力
顕微鏡)によるプラスミド眼鏡の観察例であり，幅が70nm程
度の眼鏡構造を確認することが出来る(図２)。
２）細胞移動用SAWチップ（初澤毅，西迫貴志）
細胞を移動，選別分離するため，表面弾性波（SAW）透
図１
Fig.1
環状DNAを用いたプラスミド眼鏡
Plasmid Glasses by circular DNAs.
流を用いた微細流路デバイスを製作している。誘電体基板上
にスパッタにより櫛型電極を構成し，さらにフォトレジスト
やフィルムレジストを用いて流路，液だまり等を構成する。
ここに印加する電源周波数や電圧を調整することにより，細
胞の移動方向や速度を制御する。ポリスチレン粒子で移動テ
ストを行うとともに，実際に細胞を用いた移動実験を行なっ
ている。（図３および４）
３）多相系マイクロ流路デバイス（西迫貴志）
本研究グループでは，平板上のマイクロ流路構造を利用し
図３
Fig.3
細部移動用SAWチップの構成
Microchip for cell transfer by SAW
たさまざまな多相系（液―液系，気―液系等）の構築とその
応用に関して研究を行っている。マイクロ流路の加工は，ポ
リマー，ガラス基板等に対して従来のリソグラフィ技術や機
械加工法を用いて行う（図５）。マイクロ流路内の多相系の
例として，図６にフローフォーカシング型のマイクロ流路を
用いた油中水滴の連続生成の様子を示す。こうした系を，新
規な生化学分析デバイスの開発（例：単一細胞分析，膜蛋白
質分析）や機能性材料の生産（例：電子ペーパー用二色微粒
子）に利用するべく，各種研究テーマを実施中である。
図５
ガラス（合成石英）基板上の微細加工溝
Fig.5
Microgrooves fabricated on a glass substrate
Advanced Mechanical System Division
Intelligence System Section
（Takeshi Hatsuzawa Group）
（Research Field）
Application of MEMS/NEMS to biotechnology, and creation of nanomechanisms using biotechnol ogy.
（Current Topics）
１）Plasmid glasses by circular DNAs
（T. Hatsuzawa and Y. Yanagida）
A new nano-mechanism creation technology based on
biotechnology using DNA is proposed. Plasmid-circular DNA
with a diameter of 27nm is modified by biotin, and two of them
are connected by avidin modified gold nano-particle, with a
diameter of 5nm. AFM micrograph shows nano structure, which
looks like a pair of glasses-plasimid glasses with a width of 70nm.
(Figs.1and 2)
図２
Fig.2
プラスミド眼鏡のAFM観察像
An AFM micrograph of plasmid glasses
２）SAW Microchip for cell transfer
（T. Hatsuzawa and T. Nisisako）
A microchip for cell transfer driven by SAW (Surface acoustic
wave) has been developed. Comb-electrodes are fabricated on a
dielectric substrate (20 × 30mm) using spattering, and then
micro-channels are formed using photo resist. SAW drives cells
in micro-channel with functions of direction and velocity control
by adjusting driving voltage and frequency around 50MHz.
Driving test has been performed using polystyrene micro-beads as
well as live cells. (Figs.3 and 4)
３）Multiple-phase microfluidic systems（T. Nisisako）
We study a small-scale fluid processing using a multi-phase
図４
SAWマイクロチップの構成例
microflow (liquid-liquid, gas-liquid, etc.) in a planar microfluidic
Topview of SAW microchip
system. Microchannels are fabricated on polymers, silicon, and
Fig.4
glass by conventional lithographical techniques or mechanical
machining (Fig. 5). Figure 6 shows the formation of aqueous
droplets (DI water) in the coflowing organic stream (decane) in a
microfluidic flowfocusing device. In this system pico/nanolitersized droplets of uniform sizes can be generated rapidly, typically
at a breakup rate over 1,000 Hz. Our systems have promising
applications in various fields such as lab-on-a-chip devices and
materials processing.
図６
マイクロ流路を利用した
(a)単分散および(b)多分散の微小液滴の生成
Fig.6
Formation of (a) monodisperse and (b) polydispe
rse water-in-oil emulsions in a PMMA microchannel.

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