鈴木 誠一

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In this study, a high separation ratio micro-fluidic cell sorting by dielectrophoretic (DEP) force is presented. Resent development of iPS cell technology has promoted the possibility of regenerative therapy. In technologies of genetic cell processing requires purification of specific target cells by cell sorter. Most prevailing system for cell separation is the flow cytometry (FCM), which has been developed for research purpose. In spite of the high performance in separation ratio, it takes rather high cost in one operation. For clinical use, a device contacting biological specimen must be disposable to prevent cross infection. A low cost micro-fluidic cell sorter, using DEP force, can be fabricated by photolithography technique. However, sorting rate of existing DEP cell sorter is far lower than that of FCM because of the limitation of applicable voltage in aqueous fluid. To circumvent the problem and raise the DEP force, implementation of field gradient dependence was investigated. The design of flow channel was deiced to make high gradient at the separation point, and enhance the DEP force. Distribution of the electric field was proved to have a peak intensity at the entrance of separation channel by numerical calculated of Finite Element Method. DEP separation of 2μm diameter latex beads at the rate of 3.0mm/sec, 6 times large than that of our previous system, was demonstrated.

われわれは、CCDカメラから取得したステレオ画像をコンピュータで処理しステレオ音としてヘッドフォンから提示する装置を開発している。この装置は実際の周囲からの音との整合性を保つため、音源の立体位置を正しく提示する必要がある。しかし、ヘッドフォンから提示される音に位置情報を付加するためにはステレオ情報以外にも、頭部の音響インピーダンスや頭部の運動を考慮する必要がある。ここでは実時間でステレオ音声を合成し、頭部の動きに実時間で追従する装置をつくり、頭部の運動の影響を検討した。その結果、頭部の運動を実時間で追従することにより位置認識精度が大きく高まることが示された。

熱流補償法による深部体温測定装置を応用して、皮膚熱抵抗測定装置を試作した。熱流補償法ではきわめて低侵襲な測定が行えるため、被験者の生理状態を変えることなく、皮膚の熱抵抗変化を検出することができる。この装置を用いて脳波と皮膚熱抵抗の同時測定を行い、ヒトの覚醒水準と皮膚熱抵抗の関連性を検討した。その結果、皮膚熱抵抗と覚醒水準は相関をもって変化していることが分かった。現状では皮膚熱抵抗測定の応答速度は数分と遅いものの、覚醒水準の長時間連続測定法としての可能性が示された。

蛍光異方性を用いた光免疫センサ実現のため、シリカハイドロゲルを用いた石英基板表面への抗体固定化を開発した。シリカゲルの多孔度とタンパク分子の拡散速度の検討から最適な溶液組成を決定し、アミノ基を導入した厚さ0.3mmのゲルを石英基板上にパターニングした。このゲルに抵抗分子のFab'を共有結合的に固定化し、その蛍光異方性を測定した。平面固定化に比べ、蛍光強度は2倍程度に増加し, 同時に抗原結合にともなう蛍光異方性変化も増大していた。このとき抗体の結合活性はほとんど性状に保たれていた。以上の結果から、高感度の光免疫センサを試作するための抗体固定化に必要な基礎技術が確率された。

抗原抗体反応を利用した免疫測定法は、広い範囲の分子構造を特異的に認識する技術として、タンパク質など生体高分子の検出、スクリーニングへの応用が期待されている。中でも、微量化、高速化、多チャンネル化を目的とした免疫センサの多くでは、高感度の検出が可能であるものの混合試料における非特異吸着の影響が除きにくいと言う問題があった。一方、蛍光異方性測定を用いた免疫測定では非特異吸着の影響を排除できる。しかし、ガラス基板表面に固定化された抗体では蛍光信号が弱く、十分なS/N比が得られない。そこで実用的な感度で免疫測定を行うため、エバネッセント励起を用いた蛍光異方性測定法の開発した。

誘電泳動は, 電界とそれにより誘導された電気双極子モーメントとの相互作用により, 電界の強い方へ(正の誘電泳動), または弱い方へ(負の誘電泳動)と粒子が駆動される現象であり, 高周波交流を用いれば, 電気分解を生ずることなく, 水溶液中での微小粒子のハンドリングを行うことができる.本論文では, 微細電極系により作られる高電界中での誘電泳動現象により, DNAやタンパクなどの生体分子を直接駆動できることを示した.また, その生体分子の分離分析への応用として, 誘電泳動クロマトグラフィの装置を開発し, 粒径の大きいものほど誘電泳動を受けやすいことを利用して, a)生体分子のサイズによる分離が可能であること, 及び, b)抗原に結合した抗体と結合していない抗体とを分離できることを示した.

視覚に障害のある人にとって、聴覚情報は周囲の状況の把握するために重要な情報源である。この音声情報を積極的に利用した装置に超音波メガネがあるが、いずれも速度情報、くぼみや穴などの認識には不十分な点がある。そこで、画像入力などの手段により情報をコンピュータ上に取り込み、処理された信号を音声に重畳して提示すれば、より容易に行動上の安全を確保できるのではないかと考えられる。このとき、重要な情報源である自然の音の入力を妨害しないように情報提示を行わなければ、逆に状況把握を困難にすることもあり得る。そこで自然な音声情報に矛盾なく付加情報を重畳させるため、コンピュータにより3次元の位置情報を持つ音を合成し、その音で提示される位置情報の妥当性を検討した。

視覚に障害のある人にとって、聴覚情報は周囲の状況の把握するために重要な情報源である。この音声情報を積極的に利用した装置に超音波メガネがあるが、いずれも速度情報、くぼみや穴などの認識には不十分な点がある。そこで、画像入力などの手段により情報をコンピュータ上に取り込み、処理された信号を音声に重畳して提示すれば、より容易に行動上の安全を確保できるのではないかと考えられる。このとき、重要な情報源である自然の音の入力を妨害しないように情報提示を行わなければ、逆に状況把握を困難にすることもあり得る。そこで自然な音声情報に矛盾なく付加情報を重畳させるため、コンピュータにより3次元の位置情報を持つ音を合成し、その音で提示される位置情報の妥当性を検討した。