JP5578615B2 - Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip - Google Patents

Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip Download PDF

Info

Publication number
JP5578615B2
JP5578615B2 JP2010247910A JP2010247910A JP5578615B2 JP 5578615 B2 JP5578615 B2 JP 5578615B2 JP 2010247910 A JP2010247910 A JP 2010247910A JP 2010247910 A JP2010247910 A JP 2010247910A JP 5578615 B2 JP5578615 B2 JP 5578615B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
magnetic
microtool
magnet
microfluidic chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010247910A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011255364A (en
Inventor
史人 新井
将也 萩原
知洋 川原
陽子 山西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya University NUC
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Original Assignee
Nagoya University NUC
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya University NUC, Tokai National Higher Education and Research System NUC filed Critical Nagoya University NUC
Priority to JP2010247910A priority Critical patent/JP5578615B2/en
Publication of JP2011255364A publication Critical patent/JP2011255364A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5578615B2 publication Critical patent/JP5578615B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、マイクロ流体チップ内において磁性体を磁力により駆動する駆動機構に関する。 The present invention relates to a driving mechanism for driving a magnetic body by magnetic force in a microfluidic chip.

主に医療分野、医薬分野、品種改良といったバイオ系産業分野において、卵子、細胞、菌などの微粒子に対して、分離、分類、加工、選択、処理等の一連の操作が行われている。従来、このような微粒子に対する操作を行う装置として、永久磁石や電磁石により駆動される磁性体を加工した磁気駆動マイクロツールを使用して、微小流路を流れる微粒子に対して各操作を行うものがある(例えば、特許文献1または2または3参照)。   A series of operations such as separation, classification, processing, selection, and processing are performed on fine particles such as eggs, cells, and fungi mainly in the bio-based industrial fields such as the medical field, the pharmaceutical field, and breed improvement. Conventionally, as an apparatus for performing operations on such fine particles, a device that performs each operation on fine particles flowing through a micro flow path using a magnetic drive microtool processed from a magnetic material driven by a permanent magnet or an electromagnet. (For example, refer to Patent Document 1, 2 or 3).

特開2008−148677号公報JP 2008-148677 A 特開2009−216571号公報JP 2009-216571 A 特願2009−210903Japanese Patent Application No. 2009-210903

特許文献1または2に記載のような装置では、永久磁石や電磁石を、一方の端面を磁気駆動マイクロツールに向けて配置し、駆動磁石を動かしたり、電磁石に流す電流をON/OFFすることによって、磁気駆動マイクロツールを駆動している。   In an apparatus such as that described in Patent Document 1 or 2, a permanent magnet or an electromagnet is arranged with one end face facing a magnetic drive microtool, and the drive magnet is moved or the current flowing through the electromagnet is turned on / off. Driving a magnetic drive micro tool.

しかし、駆動磁石と磁気駆動マイクロツールが重なりあっている領域では、駆動平面に対して磁力の垂直方向成分が強く発生するため、磁気駆動マイクロツールが駆動平面に強く引き付けられ、摩擦力が大きく発生する。   However, in the region where the drive magnet and magnetic drive microtool overlap, the perpendicular component of the magnetic force is strongly generated with respect to the drive plane, so the magnetic drive microtool is strongly attracted to the drive plane and a large frictional force is generated. To do.

そのため、磁力の駆動方向成分に対して静止摩擦力が上回り、駆動磁石の変位が微小の場合には磁気駆動マイクロツールが動かない問題が発生し、位置精度が悪く、磁気駆動マイクロツールの動きを正確に制御するのが困難であるという課題があった。   Therefore, the static friction force exceeds the driving direction component of the magnetic force, and when the displacement of the driving magnet is very small, there is a problem that the magnetic driving micro tool does not move, the position accuracy is poor, and the movement of the magnetic driving micro tool is There was a problem that it was difficult to control accurately.

図1は従来の磁気駆動マイクロツールの駆動原理を示す。駆動磁石5は磁極の一端3が磁気駆動マイクロツール1に向けられた状態で設置されるため、磁石5から発せられた磁束は磁気駆動マイクロツール1に対して駆動平面2と垂直方向の成分が大きく占め、結果駆動平面と磁気駆動マイクロツールとの間で垂直抗力が大きく発生する。   FIG. 1 shows the driving principle of a conventional magnetic drive microtool. Since the drive magnet 5 is installed with one end 3 of the magnetic pole facing the magnetic drive microtool 1, the magnetic flux generated from the magnet 5 has a component perpendicular to the drive plane 2 with respect to the magnetic drive microtool 1. As a result, a large vertical drag is generated between the driving plane and the magnetic driving microtool.

そのため、静止摩擦力が大きく発生し、駆動磁石5の変位が微小の場合には磁力の駆動方向成分よりも静止摩擦力が勝り、磁気駆動マイクロツール1が動かない。駆動磁石5と磁気駆動マイクロツール1との距離が大きくなると、磁気駆動マイクロツール1が受ける磁力の駆動方向成分が垂直方向成分と比較して相対的に大きくなり、静止摩擦力を越えて動き出す。   Therefore, when a static friction force is generated greatly and the displacement of the drive magnet 5 is very small, the static friction force is superior to the drive direction component of the magnetic force, and the magnetic drive microtool 1 does not move. When the distance between the drive magnet 5 and the magnetic drive microtool 1 increases, the drive direction component of the magnetic force received by the magnetic drive microtool 1 becomes relatively larger than the vertical component, and starts moving beyond the static friction force.

図2は従来の駆動機構により直径1mmの円柱形状のネオジム磁石9を駆動磁石として、直径1mmのニッケル材料で構成されたディスク型の磁気駆動マイクロツール8を駆動した時の、磁気駆動マイクロツール8が反応しない領域を示したものである。   FIG. 2 shows a magnetic drive microtool 8 when a disk-type magnetic drive microtool 8 made of nickel material with a diameter of 1 mm is driven by a conventional drive mechanism using a cylindrical neodymium magnet 9 having a diameter of 1 mm as a drive magnet. Indicates a region where does not react.

この条件下では磁石9と磁気駆動マイクロツール8との距離が0.534mmに達するまで磁気駆動マイクロツール8は動かなかった。
これに対し、電磁石により周期的に磁場を変化させて、磁気駆動マイクロツールを振動させることで摩擦を低減し制御性を向上させるものがある(たとえば、特許文献3参照)。
Under this condition, the magnetic drive microtool 8 did not move until the distance between the magnet 9 and the magnetic drive microtool 8 reached 0.534 mm.
On the other hand, there is one that reduces friction and improves controllability by vibrating a magnetically driven microtool by periodically changing a magnetic field using an electromagnet (see, for example, Patent Document 3).

しかし特許文献3に記載の機構では、周期的に磁場を変化させるために磁気駆動マイクロツールが振動し、その振動により例えば卵子の切断作業のような細胞操作においては切断面が破壊されるといった課題があった。   However, in the mechanism described in Patent Document 3, the magnetically driven microtool vibrates in order to periodically change the magnetic field, and the vibration causes breakage of the cut surface in cell operations such as egg cutting. was there.

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、磁気駆動マイクロツールの動きを振動させることなく正確に制御することができる磁気駆動マイクロツールの駆動機構を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to provide a drive mechanism of a magnetic drive microtool that can accurately control the movement of the magnetic drive microtool without vibrating. .

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構は、マイクロ流体チップ内における磁気駆動マイクロツールが受ける摩擦力を低減することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention is characterized in that the frictional force applied to the magnetic drive microtool in the microfluidic chip is reduced.

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構は、磁性を有する磁気駆動マイクロツールを駆動するための磁気駆動マイクロツールの駆動機構であって、反対向きの外力を印加する手段を有する、あるいは駆動磁石の磁極を磁気駆動マイクロツールの駆動方向と一致させる手段を有することで、磁気駆動マイクロツールが駆動平面から受ける垂直抗力を低減することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a drive mechanism of a magnetic drive microtool according to the present invention is a drive mechanism of a magnetic drive microtool for driving a magnetic drive microtool having magnetism, and applies an external force in the opposite direction. Or a means for causing the magnetic pole of the drive magnet to coincide with the drive direction of the magnetic drive microtool, thereby reducing the vertical drag that the magnetic drive microtool receives from the drive plane.

本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構では、磁気駆動マイクロツールに対して、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力成分と反対な方向の磁力を外部から印加する、あるいは駆動平面と垂直な方向の磁束の発生を抑えることを特徴とする。駆動磁石としては、永久磁石でも電磁石であってもよい。   In the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, a magnetic force in the direction opposite to the magnetic force component perpendicular to the drive plane emitted from the drive magnet is applied to the magnetic drive microtool from the outside, or driven. It is characterized by suppressing generation of magnetic flux in a direction perpendicular to the plane. The drive magnet may be a permanent magnet or an electromagnet.

磁気駆動マイクロツールに対して、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力成分と反対な方向の磁力を外部から印加する方法としては、磁気駆動マイクロツールを挟んで駆動磁石と反対側に補助磁石をマイクロ流体チップ内に埋め込む。   As a method of applying a magnetic force in the direction opposite to the magnetic force component perpendicular to the driving plane emitted from the driving magnet to the magnetic driving micro tool from the outside, the magnetic driving micro tool is sandwiched between the magnetic driving micro tool and the opposite side of the driving magnet. An auxiliary magnet is embedded in the microfluidic chip.

このとき、追加磁石の磁力が十分に大きければ、マイクロ流体チップ内に埋め込まず、チップの外からの印加でも構わない。また、駆動磁石および外部からの印加磁石は永久磁石でも電磁石でも磁場の向き、強さが時間変化しなければどちらでも構わない。   At this time, if the magnetic force of the additional magnet is sufficiently large, it may be applied from outside the chip without being embedded in the microfluidic chip. The drive magnet and the externally applied magnet may be either a permanent magnet or an electromagnet, as long as the direction and strength of the magnetic field do not change with time.

本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構で、駆動平面と垂直な方向の磁束の発生を抑える方法としては、磁石の磁極を駆動方向と平行に設置することが挙げられる。この時、磁石の磁極方向の厚みは磁気駆動マイクロツールの磁力を受ける部分と同じ大きさであることが好ましい。駆動磁石としては、永久磁石、電磁石のどちらでも構わない。   As a method for suppressing the generation of magnetic flux in the direction perpendicular to the drive plane in the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, the magnetic poles of the magnets are installed in parallel with the drive direction. At this time, it is preferable that the thickness of the magnet in the magnetic pole direction is the same as that of the portion receiving the magnetic force of the magnetic drive microtool. The drive magnet may be a permanent magnet or an electromagnet.

本発明にかかる磁気駆動マイクロツールの駆動機構で、磁気駆動マイクロツールが受ける摩擦力を低減する方法としては、直方体に形成されたマイクロ流体チップのいずれかの面に圧電セラミックスのような振動体を取り付け、振動体を100Hz以上の高周波で振動させることにより、マイクロ流体チップ全体もしくはその一部を高周波で振動させる方法がある。   As a method of reducing the frictional force applied to the magnetic drive microtool by the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, a vibrating body such as a piezoelectric ceramic is provided on any surface of the microfluidic chip formed in a rectangular parallelepiped. There is a method in which the entire microfluidic chip or a part thereof is vibrated at a high frequency by attaching and vibrating the vibrating body at a high frequency of 100 Hz or more.

これにより磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップの接触面において相対的に微小運動が生じる。磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップとの間では相対的に微小運動をしながらも、磁気駆動マイクロツールはマイクロ流体チップ外から磁石により磁力を受け、磁石の動きに合わせて駆動する。   As a result, a relatively small movement is caused on the contact surface between the magnetic drive microtool and the microfluidic chip. The magnetic drive microtool receives a magnetic force from the outside of the microfluidic chip and drives in accordance with the movement of the magnet while performing a relatively small movement between the magnetic drive microtool and the microfluidic chip.

本発明によれば、磁気駆動マイクロツールを振動させることなく動きを正確に制御することができる磁気駆動マイクロツールの駆動機構を提供することができる。
磁気駆動マイクロツールが駆動平面から受ける垂直抗力を低減することにより、磁気駆動マイクロツールに働く摩擦力を低減させることができるため、駆動磁石に対する磁気駆動マイクロツールを追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive mechanism of the magnetic drive microtool which can control a motion correctly, without vibrating a magnetic drive microtool can be provided.
By reducing the normal force that the magnetic drive microtool receives from the drive plane, the frictional force acting on the magnetic drive microtool can be reduced, so that the followability of the magnetic drive microtool against the drive magnet is improved and the movement is accurate. Can be controlled.

磁気駆動マイクロツールに対して、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力成分と反対な方向の磁力を外部から印加することで、磁気駆動マイクロツールの垂直抗力が打ち消され低減される。   By applying a magnetic force in the direction opposite to the magnetic force component perpendicular to the drive plane generated from the drive magnet to the magnetic drive microtool from the outside, the perpendicular drag of the magnetic drive microtool is canceled and reduced. .

また、磁性体は両方の向きに引っ張られるため、マイクロ流体チップ内で斜めに傾き、駆動平面との間の接触面積が低減する。そのため磁気駆動マイクロツールが受ける摩擦力が低減し、駆動磁石に対する磁気駆動マイクロツールを追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。   Further, since the magnetic body is pulled in both directions, the magnetic body is inclined obliquely in the microfluidic chip, and the contact area with the drive plane is reduced. Therefore, the frictional force that the magnetic drive microtool receives is reduced, the followability of the magnetic drive microtool with respect to the drive magnet is improved, and the movement can be accurately controlled.

磁石の磁極を駆動方向と平行に設置することにより、磁石のN極より発せられる磁束は駆動方向に流れ、磁気駆動マイクロツールを介して磁石のS極へとループ状に流れていく。   By setting the magnetic pole of the magnet parallel to the driving direction, the magnetic flux generated from the N pole of the magnet flows in the driving direction and flows in a loop to the S pole of the magnet via the magnetic drive microtool.

そのため、設置してある磁石の中心上部付近では駆動平面に対して垂直に流れる磁束はほとんどなく、磁気駆動マイクロツールが駆動平面に引き寄せられる磁力が低減され摩擦が低減される。   Therefore, there is almost no magnetic flux flowing perpendicularly to the drive plane in the vicinity of the upper center of the installed magnet, and the magnetic force that the magnetic drive microtool is attracted to the drive plane is reduced, and friction is reduced.

また、磁石の磁極方向の厚みは磁気駆動マイクロツールの磁力を受ける部分と同じ大きさに合わせることにより、磁石から発せられる磁束は磁気駆動マイクロツールに対して駆動方向から流れてくるため、駆動磁石を動かした際に磁気駆動マイクロツールが受ける磁力は駆動方向と一致し、磁力を効率よく駆動力に変換することが可能となる。   In addition, by adjusting the thickness of the magnet in the magnetic pole direction to the same size as that of the magnetic drive microtool receiving the magnetic force, the magnetic flux generated from the magnet flows from the drive direction to the magnetic drive microtool. The magnetic force received by the magnetic drive microtool when the is moved coincides with the drive direction, and the magnetic force can be efficiently converted into the drive force.

これにより駆動磁石に対する磁気駆動マイクロツールを追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。
マイクロ流体チップ下面に圧電セラミックスを取り付け100Hz以上高周波の振動をかけ、磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップとの接触面を振動させることにより、1秒間に数万から数百万回摩擦の方向が変わるため、磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップとの間の見かけの摩擦力を大幅に低減することができる。
Thereby, the followability of the magnetic drive microtool with respect to the drive magnet is improved, and the movement can be accurately controlled.
By attaching piezoelectric ceramics to the bottom surface of the microfluidic chip, applying high-frequency vibrations of 100 Hz or more, and vibrating the contact surface between the magnetic drive microtool and the microfluidic chip, the direction of friction changes from tens of thousands to millions of times per second. Therefore, the apparent frictional force between the magnetic drive microtool and the microfluidic chip can be greatly reduced.

この見かけの摩擦力低減により、磁気駆動マイクロツールは駆動磁石に対して精密に追随することができ、位置決め精度をμmオーダーで達成することができる。
さらに駆動磁石に対して磁気駆動マイクロツールの追随性が向上することに伴い、磁気駆動マイクロツールは駆動磁石の動きに合わせて高速で駆動することができるようになる。
Due to this apparent reduction in frictional force, the magnetic drive microtool can accurately follow the drive magnet, and positioning accuracy can be achieved on the order of μm.
Further, as the followability of the magnetic drive microtool with respect to the drive magnet is improved, the magnetic drive microtool can be driven at a high speed in accordance with the movement of the drive magnet.

従来の磁気駆動マイクロツールの駆動機構を表した図である。It is a figure showing the drive mechanism of the conventional magnetic drive microtool. 従来の駆動機構において、磁気駆動マイクロツールが動かない領域を表した図である。It is a figure showing the area | region where a magnetic drive microtool does not move in the conventional drive mechanism. 本発明の駆動機構のうち、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力と反対な方向の磁力を外部から印加する際の構成を表した図である。It is a figure showing the structure at the time of applying the magnetic force of the opposite direction to the magnetic force of the direction perpendicular | vertical to the drive plane emitted from the drive magnet among the drive mechanisms of this invention. 本発明の駆動機構のうち、駆動平面と垂直な方向の磁束の発生を抑える駆動の構成を表した図である。It is a figure showing the structure of the drive which suppresses generation | occurrence | production of the magnetic flux of the direction perpendicular | vertical to a drive plane among the drive mechanisms of this invention. 本発明の駆動機構のうち、マイクロ流体チップに高周波振動を印加して摩擦を低減する駆動の構成を表した図である。It is a figure showing the structure of the drive which applies a high frequency vibration to a microfluidic chip and reduces friction among the drive mechanisms of this invention. 本発明による駆動機構と従来の駆動機構における磁気駆動マイクロツールの駆動磁石に対する追随性を示した図である。It is the figure which showed the tracking property with respect to the drive magnet of the magnetic drive microtool in the drive mechanism by this invention, and the conventional drive mechanism. 本発明の駆動機構を利用して、2自由度に拡張した磁気駆動マイクロツール及び駆動機構の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the magnetic drive microtool extended using the drive mechanism of this invention in 2 degrees of freedom, and a drive mechanism. 本発明の駆動機構を利用して行う微粒子ソーティングチップと磁気駆動マイクロツールの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the fine particle sorting chip | tip and magnetic drive microtool performed using the drive mechanism of this invention. 図7における磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用して、2自由度の駆動評価を行った結果である。FIG. 8 shows the results of drive evaluation with two degrees of freedom using the drive mechanism of the magnetic drive microtool in FIG. 7. 図7における磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用し、さらにマイクロ流体チップに高周波振動を印加して2自由度の駆動評価を行った結果である。FIG. 8 shows the results of drive evaluation with two degrees of freedom using the drive mechanism of the magnetic drive microtool in FIG. 7 and applying high frequency vibration to the microfluidic chip. 駆動速度、印加振動振幅を変化させた際の位置決め精度の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the positioning accuracy at the time of changing a drive speed and an applied vibration amplitude. 本発明の駆動機構を利用して行う卵子除核用チップと磁気駆動マイクロツールの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the chip | tip for enucleation of an egg performed using the drive mechanism of this invention, and a magnetic drive microtool. 本発明の駆動機構を利用して行う微粒子ソーティングチップと磁気駆動マイクロツールの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the fine particle sorting chip | tip and magnetic drive microtool performed using the drive mechanism of this invention.

本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構において、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力と反対な方向の磁力を外部から印加する際の構成と原理を図3に示す。図3では磁気駆動マイクロツール1が受ける磁力の駆動平面と垂直方向成分と反対方向の力をマイクロ流体チップ7の中に組込んだ補助磁石6により加えることにより、磁気駆動マイクロツール1が駆動平面2から受ける垂直抗力が減少する。   In the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, FIG. 3 shows the configuration and principle when a magnetic force in the direction opposite to the magnetic force perpendicular to the drive plane generated from the drive magnet is applied from the outside. In FIG. 3, by applying a force in the direction opposite to the perpendicular component to the driving plane of the magnetic force received by the magnetic driving microtool 1 by the auxiliary magnet 6 incorporated in the microfluidic chip 7, the magnetic driving microtool 1 is driven by the driving plane. The normal drag received from 2 is reduced.

また、磁気駆動マイクロツール1は上下に引っ張られるためマイクロ流体チップ7内で斜めに傾き、駆動平面2との接触面積が低減することで、磁気駆動マイクロツール1が受ける摩擦力が大幅に低減され、駆動磁石5に対する追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。   Further, since the magnetic drive microtool 1 is pulled up and down, the magnetic drive microtool 1 is inclined obliquely in the microfluidic chip 7 and the contact area with the drive plane 2 is reduced, so that the frictional force applied to the magnetic drive microtool 1 is greatly reduced. The followability with respect to the drive magnet 5 is improved, and the movement can be accurately controlled.

図4は本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構において、駆動平面と垂直な方向の磁束の発生を抑える駆動の構成と原理を示す。磁石5は磁極方向の厚みが磁気駆動マイクロツールと同じ大きさであり、水平方向に設置された磁極3から流れる磁束は磁気駆動マイクロツール1を介してループ状に流れ、外に発散する磁束が非常に少なくなる。   FIG. 4 shows the configuration and principle of driving that suppresses the generation of magnetic flux in the direction perpendicular to the driving plane in the driving mechanism of the magnetic driving microtool according to the present invention. The magnet 5 has the same thickness as the magnetic drive microtool in the magnetic pole direction, and the magnetic flux flowing from the magnetic pole 3 installed in the horizontal direction flows in a loop via the magnetic drive microtool 1, and the magnetic flux that diverges outside is generated. Very little.

そのため、磁気駆動マイクロツール1に対して駆動平面2と垂直に流れる磁束は少なくなり、摩擦力が低減される。また磁束は磁気駆動マイクロツール1に対して駆動方向と平行に流れるため、駆動磁石5を動かした際に磁気駆動マイクロツール1が受ける磁力は駆動方向と一致し、磁力を効率よく駆動力に変換することが可能であるため、駆動磁石5に対する追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。   Therefore, the magnetic flux flowing perpendicularly to the drive plane 2 with respect to the magnetic drive microtool 1 is reduced, and the frictional force is reduced. Further, since the magnetic flux flows parallel to the driving direction with respect to the magnetic driving microtool 1, the magnetic force received by the magnetic driving microtool 1 when the driving magnet 5 is moved coincides with the driving direction, and the magnetic force is efficiently converted into the driving force. Therefore, the followability with respect to the drive magnet 5 is improved, and the movement can be accurately controlled.

本発明に係る磁気駆動マイクロツールの摩擦低減方法において、マイクロ流体チップに高周波振動を印加する際の構成と原理を図5に示す。
駆動平面2に振動体29を設置し、振動体を高周波で振動させることにより、駆動平面2及びマイクロ流体チップ7に高周波振動を加える。マイクロ流体チップ7内に配置した磁気駆動マイクロツール1は駆動平面2との間に相対運動を生じ、見かけの摩擦力が低減される。
FIG. 5 shows the configuration and principle when high-frequency vibration is applied to the microfluidic chip in the friction reducing method for the magnetically driven microtool according to the present invention.
A vibrating body 29 is installed on the driving plane 2, and the vibrating body is vibrated at a high frequency, thereby applying high-frequency vibration to the driving plane 2 and the microfluidic chip 7. The magnetic drive microtool 1 arranged in the microfluidic chip 7 causes relative movement with the drive plane 2 and the apparent frictional force is reduced.

その状態において、駆動ステージ30上に設置した永久磁石5により、磁気駆動マイクロツール1に磁力を与え、永久磁石5の動きに合わせ駆動する。
磁気駆動マイクロツール1と駆動平面2との間のみかけの摩擦力は高周波振動により大幅に低減されるため、磁気駆動マイクロツール1は永久磁石5の動きに正確に追随し、位置決め精度は大幅に向上する。
[実施例1]
本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構における、駆動磁石に対する動きの制御性能を評価する実験を行った。駆動磁石は直径1.0×1.0 mmのネオジム円柱磁石を用い、1軸リニアステージの上に設置した。
In this state, a magnetic force is applied to the magnetic drive microtool 1 by the permanent magnet 5 installed on the drive stage 30 and driven according to the movement of the permanent magnet 5.
Since the apparent frictional force between the magnetic drive microtool 1 and the drive plane 2 is greatly reduced by the high frequency vibration, the magnetic drive microtool 1 accurately follows the movement of the permanent magnet 5 and the positioning accuracy is greatly increased. improves.
[Example 1]
Experiments were conducted to evaluate the motion control performance of the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention. The drive magnet was a neodymium cylindrical magnet with a diameter of 1.0 x 1.0 mm and was installed on a 1-axis linear stage.

また磁気駆動マイクロツールは直径1.0×0.05 mmのニッケル円板を用い、駆動磁石と磁気駆動マイクロツールとの相対位置は顕微鏡に取り付けたCCDカメラにより測定した。
図6は駆動磁石を0.5HzのSin波で、±1.5 mmのストロークにて変位させた時の磁気駆動マイクロツールの追随性を示している。
The magnetic drive microtool was a nickel disk having a diameter of 1.0 × 0.05 mm, and the relative position between the drive magnet and the magnetic drive microtool was measured with a CCD camera attached to a microscope.
FIG. 6 shows the followability of the magnetic drive microtool when the drive magnet is displaced by a sine wave of 0.5 Hz with a stroke of ± 1.5 mm.

駆動磁石の軌道10に対して、従来の駆動機構における磁気駆動マイクロツールの軌道11は駆動磁石10に対して0.3秒ほど遅れて動きだしており、駆動磁石10とのずれは最大1 mmに達している。   The track 11 of the magnetic drive microtool in the conventional drive mechanism starts to move with a delay of about 0.3 seconds with respect to the track 10 of the drive magnet, and the deviation from the drive magnet 10 reaches a maximum of 1 mm. Yes.

このような立ち上がり誤差が大きい状態では、磁気駆動マイクロツールはマイクロ流体チップ内における細胞の動きについていくことがでない。またシステムの自動化を非常に困難にする。   In such a state where the rising error is large, the magnetic drive microtool cannot keep up with the movement of the cells in the microfluidic chip. It also makes system automation very difficult.

一方、マイクロ流体チップの中に補助磁石としてネオジム磁石を組み込み、駆動磁石の磁力の駆動平面に垂直な方向成分を低減した駆動機構12は、立ち上がり応答が従来の駆動機構11に対して10倍以上速く、駆動磁石とのずれ量も非常に小さくなっている。   On the other hand, the drive mechanism 12 that incorporates a neodymium magnet as an auxiliary magnet in the microfluidic chip and reduces the direction component perpendicular to the drive plane of the magnetic force of the drive magnet has a rising response that is 10 times or more that of the conventional drive mechanism 11. It is fast and the amount of deviation from the drive magnet is very small.

また、駆動磁石の磁極を駆動方向と平行に設置した駆動機構13も同様に、立ち上がり応答が従来の駆動機構11に対して10倍以上速く、駆動磁石とのずれ量も非常に小さくなっている。磁気駆動マイクロツールの精密位置決め、及び応答性は操作対象が小さな物体を扱うためのみならず、細胞操作の自動化を進める上でも非常に重要である。
[実施例2]
本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用することで、磁気駆動マイクロツールの2自由度での動きの制御についても向上させることができる。
Similarly, the drive mechanism 13 in which the magnetic poles of the drive magnet are installed parallel to the drive direction has a rising response that is 10 times faster than the conventional drive mechanism 11 and the amount of deviation from the drive magnet is very small. . The precise positioning and responsiveness of the magnetically driven microtool are very important not only for handling small objects but also for the automation of cell manipulation.
[Example 2]
By using the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, it is possible to improve the control of the movement of the magnetic drive microtool with two degrees of freedom.

図7は2自由度磁気駆動マイクロツールのコンセプト図を示す。駆動源の永久磁石14,15の2つをそれぞれの極が同一軸上で駆動平面と平行なるよう設置する。そしてこの2つの永久磁石14,15の磁極と直交するよう2つの永久磁石16,17を設置し、かつ永久磁石16,17は同一軸上にあるように駆動ユニットを形成する。   FIG. 7 shows a conceptual diagram of a two-degree-of-freedom magnetic drive microtool. The two permanent magnets 14 and 15 of the drive source are installed so that their poles are parallel to the drive plane on the same axis. Two permanent magnets 16 and 17 are installed so as to be orthogonal to the magnetic poles of the two permanent magnets 14 and 15, and a drive unit is formed so that the permanent magnets 16 and 17 are on the same axis.

磁気駆動マイクロツールには4か所の円板18部を持ち、各永久磁石より磁力を受ける。各円板18部は細い支持部19で繋がれており、4つの円板18の相対位置がずれないようにしてある。   The magnetically driven microtool has four circular discs 18 and receives magnetic force from each permanent magnet. Each disk 18 part is connected by a thin support part 19 so that the relative positions of the four disks 18 do not shift.

円板の1か所の先端にはアーム部20を持ち、ここで細胞操作を行うことができる。これにより磁気駆動マイクロツールは2自由度において、駆動磁石ユニットに対する追随性が向上し、動きを正確に制御することができる。
[実施例3]
本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用して、マイクロ流体チップ内での微粒子ソーティングの実験を行った。図8はソーティングを行うための磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップの形状を示す。
An arm portion 20 is provided at one end of the disk, and cell manipulation can be performed here. As a result, in the magnetic drive microtool, the followability to the drive magnet unit is improved in two degrees of freedom, and the movement can be accurately controlled.
[Example 3]
Using the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention, an experiment of fine particle sorting in a microfluidic chip was conducted. FIG. 8 shows the shape of a magnetically driven microtool and a microfluidic chip for sorting.

マイクロ流体チップ21の中に設置された2つの2自由度磁気駆動マイクロツール22は磁力を受ける各4か所ある直径1mmの円板部25とその先端に微粒子をソーティングするためのアーム部26を持ち、流れてきた微粒子27を複数に分岐された流路28にソーティングしていく。   The two two-degree-of-freedom magnetic drive microtool 22 installed in the microfluidic chip 21 has a disk portion 25 having a diameter of 1 mm, each receiving four magnetic forces, and an arm portion 26 for sorting fine particles at the tip thereof. The fine particles 27 that have flowed are sorted into a plurality of branched flow paths 28.

微粒子は投入ポート23より導入され、各流路に分岐されたのちに、観察部24にて微粒子の観察を行う。駆動磁石は磁極が駆動平面と平行になるようリニアステージ上で円板部25の下に各4か所設置され、その磁極方向の厚みは円板部25の直径と同サイズの1mmである。   The fine particles are introduced from the input port 23 and branched into the respective flow paths, and then the fine particles are observed by the observation unit 24. The drive magnets are installed at four locations below the disc portion 25 on the linear stage so that the magnetic poles are parallel to the drive plane, and the thickness in the magnetic pole direction is 1 mm, which is the same size as the diameter of the disc portion 25.

結果、磁気駆動マイクロツール22は駆動磁石に対して追随性よく駆動され、4つの磁石により磁気駆動マイクロツールのぶれも抑えられるため、微粒子の速い動きに対応してソーティングすることができる。   As a result, the magnetic drive microtool 22 is driven with good followability with respect to the drive magnet, and the four magnets suppress the shake of the magnetic drive microtool, so that sorting can be performed in response to fast movement of the fine particles.

また駆動磁石の微小な動きにも対応して磁気駆動マイクロツール22は動くため、ソーティングを行う分岐流路28の数をマイクロ流体チップ21の大きさを変えることなく増やすことができる。
[実施例4]
図9,10に図7の磁気駆動マイクロツール駆動機構を用いて、マイクロ流体チップに高周波振動を加えた場合と加えない場合とにおける磁気駆動マイクロツールの駆動評価を行った。
In addition, since the magnetic drive microtool 22 moves in response to a minute movement of the drive magnet, the number of branch flow paths 28 for sorting can be increased without changing the size of the microfluidic chip 21.
[Example 4]
9 and 10, the magnetic drive microtool drive mechanism shown in FIG. 7 was used to evaluate the drive of the magnetic drive microtool with and without high frequency vibration applied to the microfluidic chip.

高周波振動はマイクロ流体チップ下面に圧電セラミックスにより55kHzの振動を印加している。図9に示してある振動をかけない場合は、駆動磁石の軌跡31に対して磁気駆動マイクロツールの軌跡32は誤差平均84μm、標準偏差が28μmとなった。   In the high frequency vibration, a vibration of 55 kHz is applied to the lower surface of the microfluidic chip by piezoelectric ceramics. When the vibration shown in FIG. 9 is not applied, the magnetic drive microtool locus 32 has an error average of 84 μm and a standard deviation of 28 μm with respect to the drive magnet locus 31.

一方で図10に示すマイクロ流体チップに振動を加えた場合は、駆動磁石の軌跡31に対する磁気駆動マイクロツールの軌跡33における誤差が大幅に低減され、直径1■の円
を描いている。この時の軌跡のずれを測定した際の誤差平均は9.4μm、標準偏差が0.1μmと図9と比較しても10倍以上向上した。
[実施例5]
一般的に摩擦は速度に依存して変化することが知られており、またマイクロ流体チップに印加する振動の大きさによっても変化するため、マイクロ流体チップ内の磁気駆動マイクロツールにおける位置決め精度に影響を与える。
On the other hand, when vibration is applied to the microfluidic chip shown in FIG. 10, the error in the magnetic drive microtool trajectory 33 relative to the drive magnet trajectory 31 is greatly reduced, and a circle with a diameter of 1 is drawn. The average error when measuring the deviation of the trajectory at this time was 9.4 μm, and the standard deviation was 0.1 μm, which is 10 times higher than that in FIG.
[Example 5]
Friction is generally known to change depending on speed, and also changes depending on the magnitude of vibration applied to the microfluidic chip, which affects the positioning accuracy of magnetically driven microtools in the microfluidic chip. give.

図11に駆動速度、振動振幅を変化させた時の磁気駆動マイクロツールの位置決め精度を示す。速度が大きくなるにつれて位置決め精度はどの振動振幅においても劣化しており、その劣化する割合は振動振幅が大きいほど小さく抑えられる。   FIG. 11 shows the positioning accuracy of the magnetic drive microtool when the drive speed and the vibration amplitude are changed. As the speed increases, the positioning accuracy deteriorates at any vibration amplitude, and the rate of deterioration decreases as the vibration amplitude increases.

しかし駆動速度が非常に小さい領域においては、位置決め精度が振動振幅の大きさに限りなく近づくため、振幅が小さい方が良好な位置決め精度を保っている。その際の最良の位置決め精度は振動をかけない場合と比較して100倍以上向上し、1.1μmを達成した。
[実施例6]
本発明に係る磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用して、卵子の除核作業を行った。卵子の除核作業には細胞を切り取るだけの力と、核の部位のみを選択して切り取るための位置決め精度が要求される。
However, in a region where the driving speed is very low, the positioning accuracy approaches the vibration amplitude as much as possible, so that the smaller the amplitude, the better the positioning accuracy is maintained. The best positioning accuracy at that time was improved 100 times or more compared with the case where no vibration was applied, and 1.1 μm was achieved.
[Example 6]
The egg enucleation work was performed using the drive mechanism of the magnetic drive microtool according to the present invention. Oocyte enucleation requires a force sufficient to cut cells and positioning accuracy to select and cut only the nucleus.

本発明により、永久磁石の力から得られるmNオーダーの強い力を磁気駆動マイクロツールは有することができ、またμmオーダーの位置決め精度のおかげで核の部位のみを選択して切断することが容易に達成可能である。   According to the present invention, the magnetically driven microtool can have a strong force of mN order obtained from the force of the permanent magnet, and it is easy to select and cut only the nuclear site thanks to the positioning accuracy of μm order. Achievable.

図12に除核用のマイクロ流体チップと磁気駆動マイクロツールを示す。卵子34は投入口37よりマイクロ流体チップ40内に培養液と共に投入され、流体力により磁気駆動マイクロツール36が配置されたエリアまで流れてきたところで、磁気駆動マイクロツール36により、核35の位置を確認しながら回転させて姿勢制御をした上で、核35の部位を磁気駆動マイクロツール36で切り取る。   FIG. 12 shows a microfluidic chip for enucleation and a magnetically driven microtool. The egg 34 is put together with the culture solution into the microfluidic chip 40 from the inlet 37 and flows to the area where the magnetically driven microtool 36 is arranged by the fluid force, and the position of the nucleus 35 is moved by the magnetically driven microtool 36. The position of the core 35 is cut out by the magnetic drive microtool 36 after rotating while checking and controlling the posture.

取り除かれた核は核排出口38に続く流路に流れていき、廃棄される。一方、切断された卵子は回収口39へと続く流路へ流れていき、回収されて後工程へと回される。
[実施例7]
本発明に係る高周波振動をマイクロ流体チップに印加して摩擦を低減する磁気駆動マイクロツールの駆動機構を利用して、マイクロ流体チップ内での微粒子ソーティングの実験を行った。図13はソーティングを行うための磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップの形状を示す。
The removed nuclei flow into the flow path following the nuclear discharge port 38 and are discarded. On the other hand, the cut ovum flows to the flow path that continues to the collection port 39, is collected, and is sent to the subsequent process.
[Example 7]
Experiments of fine particle sorting in a microfluidic chip were performed using a drive mechanism of a magnetically driven microtool that applies high-frequency vibration to the microfluidic chip to reduce friction. FIG. 13 shows the shape of a magnetically driven microtool and a microfluidic chip for sorting.

微粒子は投入口41よりマイクロ流体チップ内に投入され、流体力によりソーティング用磁気駆動マイクロツール42が配置されているエリアまで流れてくる。磁気駆動マイクロツール42により、振り分けたい流路以外の流路を全て塞ぐことで流体流れを望みの流路に誘導し、そこに流れる微粒子をソーティングすることができる。   The fine particles are introduced into the microfluidic chip from the inlet 41 and flow to the area where the magnetic drive microtool 42 for sorting is disposed by the fluid force. By closing all the channels other than the channels to be sorted by the magnetic drive microtool 42, the fluid flow can be guided to the desired channel, and the particles flowing therethrough can be sorted.

高周波振動の印加により磁気駆動マイクロツール42の位置決め精度が本発明により飛躍的に向上し、μmオーダーを達成可能であるため、チップ内に分岐する流路の数を飛躍的に増やすことができる。   By applying the high frequency vibration, the positioning accuracy of the magnetic drive microtool 42 is dramatically improved by the present invention, and the order of μm can be achieved. Therefore, the number of flow paths branching into the chip can be dramatically increased.

図13の例では、流路間隔を10μmとし、3mm×3mmのマイクロ流体チップの中に100分岐設けることが可能である。またソーティングの処理速度を高めるために、微粒子の速度を上げると磁気駆動マイクロツールにかかる流圧が上がり抵抗が大きくなるが、本発明により磁気駆動マイクロツールは永久磁石の強い発生力を有するため、高い流圧に抗して駆動を行うことが可能となる。   In the example of FIG. 13, it is possible to provide 100 branches in a 3 mm × 3 mm microfluidic chip with a flow path interval of 10 μm. Further, when the speed of the fine particles is increased to increase the processing speed of the sorting, the fluid pressure applied to the magnetic drive microtool increases and the resistance increases, but the magnetic drive microtool according to the present invention has a strong generation force of a permanent magnet. It becomes possible to drive against high flow pressure.

1 磁気駆動マイクロツール
2 駆動平面
3 駆動磁石の一方の磁極
4 駆動磁石のもう一方の磁極
5 駆動磁石
6 補助磁石
7 マイクロ流体チップ
8 直径1mm×0.05mmのニッケルで構成された磁気駆動マイクロツール
9 直径1mm×1mmのネオジムで構成された駆動磁石
10 駆動磁石の軌跡
11 従来の駆動機構における磁気駆動マイクロツールの軌跡
12 補助磁石を用いた時の磁気駆動マイクロツールの軌跡
13 駆動磁石の磁極を駆動方向と平行に設置したときの磁気駆動マイクロツールの軌跡
14 2自由度に拡張するための駆動磁石1
15 2自由度に拡張するための駆動磁石2
16 2自由度に拡張するための駆動磁石3
17 2自由度に拡張するための駆動磁石4
18 磁気駆動マイクロツールが磁力を受ける円板部
19 磁気駆動マイクロツールにおける円板部をつなぐ支持部
20 磁気駆動マイクロツールにおける細胞操作部
21 微粒子ソーティング用マイクロ流体チップ
22 微粒子ソーティング用磁気駆動マイクロツール
23 微粒子投入ポート部
24 微粒子観察ポート部
25 微粒子ソーティング用磁気駆動マイクロツールにおける磁力を受ける円板部
26 微粒子ソーティング用磁気駆動マイクロツールにおけるソーティングアーム部
27 微粒子
28 微粒子をソーティングする流路
29 振動体
30 駆動ステージ
31 駆動磁石の軌跡
32 振動をかけない場合の磁気駆動マイクロツールの軌跡
33 振動をかけた場合の磁気駆動マイクロツールの軌跡
34 卵子
35 核
36 ブレード型磁気駆動マイクロツール
37 卵子投入口
38 核排出口
39 除核卵子回収口
40 卵子除核用マイクロ流体チップ
41 微粒子投入口
42 微粒子ソーティング用磁気駆動マイクロツール
43 微粒子
44 微粒子をソーティングする流路
45 微粒子観察ポート部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic drive microtool 2 Drive plane 3 One magnetic pole of a drive magnet 4 The other magnetic pole of a drive magnet 5 Drive magnet 6 Auxiliary magnet 7 Microfluidic chip 8 Magnetic drive microtool comprised of nickel having a diameter of 1 mm × 0.05 mm 9 Driving magnet composed of neodymium with a diameter of 1 mm × 1 mm 10 Trajectory of driving magnet 11 Trajectory of magnetic driving microtool in conventional driving mechanism 12 Trajectory of magnetic driving microtool when using auxiliary magnet 13 Magnetic pole of driving magnet Trajectory 14 of magnetic drive microtool when installed parallel to drive direction Drive magnet 1 for expanding to 2 degrees of freedom
15 Driving magnet 2 for expanding to 2 degrees of freedom
16 Driving magnet 3 for expanding to 2 degrees of freedom
17 Drive magnet 4 for expanding to 2 degrees of freedom
18 Disk part 19 in which magnetic drive microtool receives magnetic force 19 Support part 20 that connects disk parts in magnetic drive microtool Cell operation part 21 in magnetic drive microtool Microfluidic chip 22 for particle sorting Magnetic drive microtool 23 for particle sorting Particulate loading port part 24 Particulate observation port part 25 Disk part 26 receiving magnetic force in magnetically driven microtool for particulates sorting Sorting arm part 27 in magnetically driven microtool for particulates sorting Particulate 28 Flow path 29 for sorting particulates Vibrating body 30 Driving Stage 31 Trajectory of drive magnet 32 Trajectory of magnetic drive microtool when vibration is not applied 33 Trajectory of magnetic drive microtool when vibration is applied 34 Egg 35 Core 36 Blade type magnetic drive micro Tool 37 Oocyte inlet 38 Nuclear outlet 39 Enucleated egg recovery port 40 Microfluidic chip 41 for egg enucleation 42 Particle inlet 42 Magnetically driven micro tool 43 for particle sorting Particle 44 A flow path 45 for sorting particles 45 Particle observation port section

Claims (9)

マイクロ流体チップ内に磁性を有する磁気駆動マイクロツールを配置し、駆動磁石を変位させることにより非接触にて駆動する駆動機構において、駆動磁石から発せられた駆動平面と垂直な方向の磁力成分と反対な方向の磁力を外部から印加するか、又は、駆動磁石の磁極を駆動方向と平行に設置して駆動方向と平行な磁束を発生させることにより、磁気駆動マイクロツールにかかる垂直抗力を低減するあるいはマイクロ流体チップに振動を印加することにより、磁気駆動マイクロツールにかかる摩擦力を低減することを特徴とする駆動機構。 In a drive mechanism that drives magnetically in a non-contact manner by disposing a magnetically driven microtool with magnetism in the microfluidic chip and displacing the drive magnet, it is opposite to the magnetic force component emitted from the drive magnet in the direction perpendicular to the drive plane Applying a magnetic force in any direction from the outside, or setting the magnetic pole of the drive magnet in parallel with the drive direction to generate a magnetic flux parallel to the drive direction, thereby reducing the normal drag applied to the magnetic drive microtool . Or the drive mechanism characterized by reducing the frictional force concerning a magnetic drive microtool by applying a vibration to a microfluidic chip. マイクロ流体チップ内に磁性を有する磁気駆動マイクロツールを配置し、駆動磁石を変位させることにより非接触にて駆動する駆動機構において、駆動磁石の磁極を磁気駆動マイクロツールに向けて配置した場合と比較して、反対向きの外力を印加する手段を有する、あるいは駆動磁石の磁極を磁気駆動マイクロツールの駆動方向と一致させる手段を有することで、上記磁気駆動マイクロツールにかかる駆動平面から受ける垂直抗力を低減することにより、磁気駆動マイクロツールを非接触で駆動することを特徴とする駆動機構。   Compared to the case where a magnetic drive microtool with magnetism is placed in the microfluidic chip and the drive magnet is displaced in a non-contact manner by displacing the drive magnet so that the magnetic pole of the drive magnet is placed toward the magnetic drive microtool. Then, by having means for applying an external force in the opposite direction, or having means for matching the magnetic pole of the drive magnet with the drive direction of the magnetic drive microtool, the normal drag received from the drive plane applied to the magnetic drive microtool is obtained. A drive mechanism characterized in that the magnetic drive microtool is driven in a non-contact manner by reducing. 請求項2に記載の駆動機構において、磁気駆動マイクロツールを挟んで駆動磁石の反対側にも磁石を配置することにより、磁気駆動マイクロツールが受ける磁力のうち、駆動平面と垂直な方向成分を低減することを特徴とする駆動機構。   3. The drive mechanism according to claim 2, wherein a magnet is disposed on the opposite side of the drive magnet across the magnetic drive microtool to reduce a direction component perpendicular to the drive plane among the magnetic force received by the magnetic drive microtool. A drive mechanism characterized by: 請求項3に記載の駆動機構において、前記磁石の少なくとも一方は永久磁石または電磁石であることを特徴とする駆動機構。   4. The drive mechanism according to claim 3, wherein at least one of the magnets is a permanent magnet or an electromagnet. 請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の駆動機構において、駆動磁石の磁極を磁気駆動マイクロツールの駆動方向と平行に設置することを特徴とする駆動機構。   The drive mechanism according to any one of claims 2 to 4, wherein the magnetic pole of the drive magnet is installed in parallel with the drive direction of the magnetic drive microtool. 請求項5に記載の駆動機構において、さらに駆動磁石の磁極方向長さが磁気駆動マイクロツールの駆動方向長さと同じであることを特徴とする駆動機構。   6. The drive mechanism according to claim 5, wherein the magnetic pole direction length of the drive magnet is the same as the drive direction length of the magnetic drive microtool. 請求項5又は請求項6に記載の駆動機構において、駆動磁石は永久磁石または電磁石である。   The drive mechanism according to claim 5 or 6, wherein the drive magnet is a permanent magnet or an electromagnet. 請求項1に記載の駆動機構において、マイクロ流体チップ全体またはその一部に、100Hz以上の高周波の微小振動を加えることにより磁気駆動マイクロツールとマイクロ流体チップとの間の摩擦を低減させることを特徴とする駆動機構。   2. The drive mechanism according to claim 1, wherein friction between the magnetic drive microtool and the microfluidic chip is reduced by applying high-frequency micro vibrations of 100 Hz or more to the entire microfluidic chip or a part thereof. Drive mechanism. 請求項8に記載の駆動機構において、直方体に形成されたマイクロ流体チップの6面のうちのいずれかの面に圧電セラミックス等の振動体を取り付け、振動体を100Hz以上の高周波で振動させることにより、マイクロ流体チップに高周波振動を加えることを特徴とする駆動機構。   9. The drive mechanism according to claim 8, wherein a vibrating body such as piezoelectric ceramics is attached to any one of the six surfaces of the microfluidic chip formed in a rectangular parallelepiped, and the vibrating body is vibrated at a high frequency of 100 Hz or more. A drive mechanism characterized by applying high-frequency vibration to a microfluidic chip.
JP2010247910A 2010-05-11 2010-11-04 Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip Expired - Fee Related JP5578615B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010247910A JP5578615B2 (en) 2010-05-11 2010-11-04 Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010109691 2010-05-11
JP2010109691 2010-05-11
JP2010247910A JP5578615B2 (en) 2010-05-11 2010-11-04 Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011255364A JP2011255364A (en) 2011-12-22
JP5578615B2 true JP5578615B2 (en) 2014-08-27

Family

ID=45472145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010247910A Expired - Fee Related JP5578615B2 (en) 2010-05-11 2010-11-04 Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5578615B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60103807U (en) * 1983-12-21 1985-07-15 日本真空技術株式会社 magnetic drive device
JPH06312384A (en) * 1993-04-27 1994-11-08 Olympus Optical Co Ltd Self-propelling device
NL1008703C1 (en) * 1998-01-08 1999-07-12 Jan Hendrik Fondse Multi-way valve.
JP2008008347A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Nsk Ltd Microvalve
JP2009128037A (en) * 2007-11-20 2009-06-11 Canon Inc Micro fluid device
JP2011055791A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Tohoku Univ Drive mechanism of magnetically-driven microtool, and microdevice

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011255364A (en) 2011-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10242977B2 (en) Fluid-suspended microcomponent harvest, distribution, and reclamation
Gao et al. Label-free manipulation via the magneto-Archimedes effect: fundamentals, methodology and applications
Hagiwara et al. On-chip magnetically actuated robot with ultrasonic vibration for single cell manipulations
JP6732656B2 (en) Cell sorting method by microfabricated component using nuclease
CN112041069B (en) Magnetically-based actuation mechanism and method for actuating magnetically-reactive microcolumns in a reaction chamber
JP6478546B2 (en) Particle manipulation system and focusing element with out of plane channel
Tan et al. Computer-controlled piezo micromanipulation system for biomedical applications
CN104736718A (en) Devices and methods for manipulating components in a fluid sample
JP2015072272A (en) Particle operation system equipped with outersurface channel
JP5578615B2 (en) Drive mechanism of magnetically driven microtool in microfluidic chip
US12005453B2 (en) Particle manipulation system with multisort valve and focusing element
Rampini et al. Micromagnet arrays for on-chip focusing, switching, and separation of superparamagnetic beads and single cells
Liu et al. All-purpose magnetic micromanipulation system with two modes: Chopstick-like two-finger microhand and hydrodynamic tweezer
Kim et al. High-throughput cell manipulation using ultrasound fields
Kratochvil et al. Visual servoing and characterization of resonant magnetic actuators for decoupled locomotion of multiple untethered mobile microrobots
Hagiwara et al. On-chip dual-arm microrobot driven by permanent magnets for high speed cell enucleation
JP2024507730A (en) magnetic separation
WO2011030623A1 (en) Drive mechanism of magnetically-driven microtool, and microtool
US10737269B2 (en) Particle manipulation system with multisort valve
Feng et al. Continuous enucleation of bovine oocyte by microrobot with local flow distribution control
JP2017094442A (en) Machining apparatus and machining method using superconductor
Feng et al. Smooth enucleation of bovine oocyte by microrobot with local flow speed control in microchannel
Inomata et al. On-chip magnetically driven micro-robot for enucleation of oocyte
KR101538862B1 (en) A magnetically driven transporting device, micro-object manipulation system comprising the same and method for manipulation the same
CN115895883A (en) Device and method for controlling movement and rotation of tiny target driven by acoustic flow forceps

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131023

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140408

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140609

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140624

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5578615

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees