JP6450515B2 - 回転分子モーターの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Claims (11)
- 回転分子モーターの回転運動を制御する装置であって、
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を入力して光渦を生成し出力する光渦生成部と、
前記光渦生成部から出力された光渦を回転分子モーターに集光照射して前記回転分子モーターの回転軸に前記光渦の軌道角運動量に基づく回転トルクを与える対物レンズと、
前記対物レンズに入射する前の光渦の光路上に配置されたλ/4板又はλ/2板と、を備える、回転分子モーターの制御装置。 - 前記対物レンズを介して前記回転分子モーターを撮像して画像データを出力する撮像部と、
前記撮像部から出力された画像データに基づいて前記回転分子モーターの回転運動情報を出力する解析部と、
前記解析部から出力された回転運動情報に基づき前記光源から出力する光の強度を制御する制御部と、を更に備える、請求項1に記載の回転分子モーターの制御装置。 - 担体に固定された回転分子モーターを用意するステップと、
光源から所定の強度の光を出力して光渦を生成するステップと、
前記光渦をλ/4板又はλ/2板を通過させて光渦の回転形状を制御するステップと、
前記回転分子モーターに前記回転形状を制御した光渦を照射して前記回転分子モーターの回転軸に前記回転形状を制御した光渦の軌道角運動量に基づく回転トルクを与えるステップと、を含む、回転分子モーターの回転運動を制御する方法。 - 前記回転分子モーターが、プロトンの輸送と共役して回転運動するものであり、
前記担体が膜であり、前記回転分子モーターが膜を貫通するように固定されており、
前記回転分子モーターの回転運動を制御することにより、プロトンの膜移動を制御するものである、請求項3に記載の方法。 - 前記回転分子モーターが、F1−ATPaseを含むものであり、
前記回転分子モーターの回転運動を制御することにより、アデノシン三リン酸(ATP)の合成及び分解を制御するものである、請求項3に記載の方法。 - 前記回転分子モーターが、前記回転トルクを受けるプローブが結合されたものである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 回転分子モーターのトルクを計測する装置であって、
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を入力して光渦を生成し出力する光渦生成部と、
前記光渦生成部から出力された光渦を媒質中の回転分子モーターに集光照射して前記回転分子モーターの回転軸に前記光渦の軌道角運動量に基づく回転トルクを与える対物レンズと、
前記対物レンズに入射する前の光渦の光路上に配置されたλ/4板又はλ/2板と、
前記対物レンズを介して前記回転分子モーターを撮像して画像データを出力する撮像部と、を備える、回転分子モーターのトルク計測装置。 - 前記撮像部から出力された画像データに基づいて前記回転分子モーターのトルクを解析する解析部を更に備え、
前記解析部は、前記画像データから前記回転分子モーターの回転速度を算出し、前記回転速度と媒質の粘性抵抗力から前記回転分子モーターが媒質から受けた力を算出し、当該データと前記回転トルクが前記回転分子モーターに与えた力のデータから前記回転分子モーターのトルクを算出する、請求項7に記載の回転分子モーターのトルク計測装置。 - 回転分子モーターのトルクを計測する方法であって、
担体に固定された回転分子モーターを用意するステップと、
光源から所定の強度の光を出力して光渦を生成するステップと、
前記光渦をλ/4板又はλ/2板を通過させて光渦の回転形状を制御するステップと、
媒質中の前記回転分子モーターに前記回転形状を制御した光渦を照射して前記回転分子モーターの回転軸に前記回転形状を制御した光渦の軌道角運動量に基づく回転トルクを与えるステップと、
前記回転分子モーターの回転運動を観測し、前記回転分子モーターの回転速度を導出するステップと、
前記回転速度から前記回転分子モーターが媒質から受けた力を導出するステップと、
前記回転分子モーターが媒質から受けた力と、前記回転トルクが前記回転分子モーターに与えた力から前記回転分子モーターのトルクを導出するステップと、を含む、回転分子モーターのトルク計測方法。 - 前記回転分子モーターが、前記回転トルクを受けるプローブが結合されたものである、請求項9に記載のトルク計測方法。
- 回転分子モーターの機能の判定方法であって、
請求項9又は10に記載の方法により導出された前記回転分子モーターのトルクに基づいて前記回転分子モーターの出力を導出するステップと、
前記回転分子モーターが消費したエネルギーから前記回転分子モーターへの入力を導出するステップと、
前記出力及び前記入力から、前記回転分子モーターの効率を導出するステップと、を含む、回転分子モーターの機能の判定方法。
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