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J-GLOBAL ID：202202240554278430   整理番号：22A1086419

ロボットnDEPピンセットによる単一粒子マイクロパターニングシステムの最適化【JST・京大機械翻訳】

Optimization of a Single-Particle Micropatterning System With Robotic nDEP-Tweezers

著者 (5件)： Huang Kaicheng (Department of Mechanical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong) ,  Cui Zhenxi (Department of Mechanical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong) ,  Lai Jiewen (Department of Mechanical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong) ,  Lu Bo (T Stone Robotics Institute, The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong) ,  Chu Henry K. (Department of Mechanical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong)
資料名： IEEE Transactions on Automation Science and Engineering  (IEEE Transactions on Automation Science and Engineering)
巻： 19  号： 2  ページ： 818-832  発行年： 2022年 
JST資料番号： W1406A  ISSN： 1545-5955  CODEN： ITASC7  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本研究では,単一ビーズパターンを形成するために,負の誘電泳動(DEP)ピンセットを用いて液体懸濁液中の単一マイクロビーズの分離,トラッピング,および翻訳を可能にする自動微粒子パターニングのシステムを提示した。集積電極を有するマイクロチップをフリップし,マイクロマニピュレータにより基板上に置いた。基板上のミクロ粒子はマイクロチップ上の電極に比べて異なる位置に置換され,選択した粒子だけが電極から発生した電場によってトラップされる。画像中の電極と微粒子のギャップ距離と位置のような必要な情報を評価するために,視覚ベースのアプローチを用いた。近傍粒子を分離するための戦略を提案し,高精度で単一ビーズパターニングを達成した。制御装置を用いて,流れ擾乱を避けながらトラッピングの位置に向けて微粒子をガイドした。異なる戦略をシミュレートし,パターニング時間を減らし,最小移動距離と移動の最良の経路を見出した。最適化問題はNP困難である。したがって,遺伝的アルゴリズム,パーティクルスウォーム最適化,およびアリコロニー最適化(ACO)のような大域的最適化アルゴリズムをシミュレートし,結果を局所最適化法と比較した。比較結果は,ACOが方法の中で最良の性能を得たことを示した。また,高品質微粒子パターンを構築するための戦略を,実験を通して調査した。6-アミノヘキサン酸溶液に懸濁したオレンジ蛍光ポリスチレンビーズを,提案系を用いて,ガラス基板に,首尾よくパターン化し,パターン化した。開業医は,医薬品研究と薬物発見のための有効なツールである。しかし,結果の信頼性はパターンの品質に依存する。マイクロ流体デバイスのような既存の方法は,単一使用のための1チップからパターンを作成するために制限され,全プロセスは環境から密封され,分離される。本研究では,視覚ベースのマイクロマニピュレータと組み合わせたマルチ電極マイクロチップを導入し,高い柔軟性を提供し,構築したパターンの品質を保証するマイクロ粒子パターニングのための新しい非接触アプローチを作成した。チップ上の電極は,最終パターンの形状を決定するために選択的に通電できる。実時間スクリーニングを行い,マイクロマニピュレータは,選択のための良好な条件で粒子を誘導するだけである。電極による粒子選択を助けるために最適化アルゴリズムを実装し,種々の応用に対して短時間に高品質のミクロ粒子パターンを構築した。Copyright 2022 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： アルゴリズム ,  蛍光 ,  懸濁液 ,  *最適化 ,  視覚 ,  電場 ,  信頼性 ,  マニピュレータ ,  微粒子 ,  画像 ,  スクリーニング ,  *パターン形成
準シソーラス用語： 誘電泳動 ,  *ピンセット ,  マイクロマニピュレータ ,  トラッピング , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (2件)： 固体デバイス製造技術一般  (NC03030V) ,  ロボットの設計・製造・構造要素  (IC04013A)

タイトルに関連する用語 (5件)： ロボット ,  ピンセット ,  単一粒子 ,  マイクロパターニング ,  最適化