教員のご紹介

JapaneseEnglish

柴田 隆行 (しばた たかゆき)

所属   機械工学系
兼務   エレクトロニクス先端融合研究所
国際教育センター
職名   教授 
専門分野   マイクロ・ナノマシニング / MEMS・NEMS(マイクロ・ナノ電子機械システム) 
学位   博士(工学) (北海道大学) 
所属学会   精密工学会 / 日本機械学会 / 電気学会 / 表面技術協会 / ライフサポート学会 / ニューダイヤモンドフォーラム / 日本工学教育協会
メールアドレス   shibata@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室Web   http://mems.me.tut.ac.jp/
柴田 隆行
研究紹介
独創的・先進的な高付加価値製品を創出する次世代のマイクロ・ナノ構造創成技術に関する基礎研究と革新的な新機能を有するミクロな世界で活躍するマイクロ・ナノ電子機械システム(Micro/Nano Electro Mechanical System, MEMS/NEMS)に関する種々のデバイス開発を行っている.研究テーマに共通するコンセプトは,“MEMS技術を究めナノテクとバイオへの架け橋を築く”ことである.
テーマ1:異分野融合マイクロ・ナノ構造創成技術
概要
MEMS技術を基盤として特殊な工具を創製することで,新規なマイクロ・ナノ加工技術の開発を行っている.具体的には,(1)軟質のシリコーン樹脂製のスタンプを用いてポリマー材料を基板表面に直接転写して所望のパターニングを行うダイレクトインプリントリソグラフィ技術,(2)中空構造を有するマイクロニードルアレイ工具を用いたマイクロ穴加工技術,(3)ダイヤモンド製AFMプローブを用いた微細加工と形状計測・表面物性評価機能を同時に備えたナノ加工・計測システム,(4)触媒反応の局所空間制御によるナノ化学加工技術などの研究を行っている.

キーワード: マスクレス微細パターニング,ナノファブリケーション,マイクロ・ナノインプリント技術,ダイレクトインプリントリソグラフィ,走査型プローブ顕微鏡(SPM)ナノ加工,触媒援用ナノ化学加工, MEMS

マイクロ転写加工技術およびダイヤモンドAFMプローブ

テーマ2:超並列オンチップ細胞機能解析システム(Cellular MEMS)
概要
生命現象の統合的理解と制御を行うために,単一細胞レベルの超並列操作や細胞の機能解析・制御を行うための種々のMEMSデバイスの実現を目指している.具体的には,(1)細胞への生体分子(DNA,タンパク質など)の注入や細胞内で発現した極微量な生体分子の採取を超並列に処理可能とする細胞穿刺用ナノニードルアレイ,(2)細胞を3次元空間に高精度に配置制御するための細胞操作用マイクロマニピュレータアレイ,(3)ナノメートルオーダの微小な機械的振動刺激を細胞に与えることで細胞の機能発現制御を行う圧電駆動型マイクロ細胞培養デバイス,(4)完全非接触で細胞の動的形態変化を可視化するダメージレス高速形態イメージングなどの研究を行っている.

キーワード: 細胞機能解析,セローム解析,細胞操作,セルパターニング,細胞機能制御,オンチップ細胞サージェリー,細胞内デリバリー,細胞パターン培養,細胞処理システム,BioMEMS

超並列オンチップ細胞機能解析用MEMSデバイス

テーマ3:多機能走査型バイオプローブ顕微鏡 (Bioprobe)
概要
細胞の機能発現過程における様々な生体機能情報(物理量・化学量)を複数同時に可視化(細胞機能イメージング)することで,空間的・時間的相関計測の実現を目指している.具体的には,従来の原子間力顕微鏡(AFM)のもつ多彩な機能(形状計測・物性評価)に加え,単一細胞への生体分子の注入や細胞内で発現した微量なタンパク質などを高精度に採取する機能や,完全非接触での細胞のダメージレス形態イメージング(SICM)ならびに生体分子の細胞内ダイナミクス観察を可能とするチップ増強ラマン散乱イメージング(TERS)を同時に実現する多機能走査型バイオプローブ顕微鏡の研究を行っている.

キーワード: バイオ機能イメージング,原子間力顕微鏡(AFM),ナノニードル,細胞機能解析,細胞操作,細胞内デリバリー,表面増強ラマン散乱(SERS),バイオMEMS

多機能走査型バイオプローブ顕微鏡

担当授業科目名(科目コード)
生産加工学 (B11620090) / 精密加工学 (B11621030) / マイクロマシニング特論 (M21621030) / 加工デザイン特論 (D03121100)

JapaneseEnglish

Takayuki Shibata

Affiliation   Dept. Mechanical Engineering
Professor   Professor
Affiliation   Micro/Nanomachining / MEMS/NEMS (Micro/Nano Electro Mechanical System)
Affiliation   Ph.D (Hokkaido University)
Affiliation   The Japan Society for Precision Engineering (JSPE) / The Japan Society of Mechanical Engineers (JSME) / The Institute of Electrical Engineers of Japan (IEE) / The Surface Finishing Society of Japan (SFSJ) / The Society of Life Support Technology (LST) / Japan New Diamond Forum (JNDF) / Japanese Society for Engineering Education (JSEE)
Affiliation   shibata@me
Please append ".tut.ac.jp" to the end of the address above.
Research
Establishment of interdisciplinary Monodzukuri (manufacturing) basic technology in micro- and nano-scale. Novel micro- and nano-structuring techniques for manufacturing MEMS/NEMS devices, and MEMS-based platform for in vitro manipulation and analysis of living cells for supporting the creation of innovation in life science and biotechnology.

Theme1:Advanced micro- and nano-structuring techniques for MEMS/NEMS devices
Research Outline

Novel micro- and nano-structuring techniques are proposed for manufacturing MEMS/NEMS devices by employing specific tools fabricated by MEMS technology. These include (1) a novel direct polymer-transfer lithography (DPTL) technique for high-throughput fine patterning, (2) a modified imprinting process using hollow microneedle array for forming through holes in polymers, (3) a diamond probe for an atomic force microscope (AFM) that offers strong advantages not only for standard topographical measurements and the characterization of localized surface properties but also for nanometer-scale lithography and nanostructure fabrication, and (4) a novel nanofabrication technique based on highly localized chemical catalysis by using a catalytically active AFM tip.


Keyword:: Maskless patterning and structuring, Nanofabrication, Micro/nanoimprint technologies, Direct polymer-transfer lithography, Scanning probe microscopy (SPM)-based nanofabrication, Nanoscale catalytic chemical etching, MEMS

Microimprint techniques for manufacturing microstructures and diamond probe for atomic force microscope.

Theme2:A chip-based system for massively parallel manipulation and analysis of single cells (Cellular MEMS)
Research Outline

A thorough understanding of cellular functions is a prerequisite for realizing biological applications such as medical diagnostics, drug discovery, and tissue engineering. Therefore, I have been developing novel MEMS devices for massively parallel manipulation and analysis of single cells. These include (1) an array of out-of plane, hollow nanoneedles capable of introducing desired biomolecules (DNA, proteins, etc.) into living cells and extracting biomolecules expressed in the cells, (2) a micromanipulator array capable of massively parallel manipulation of single living cells for 2D/3D cell patterning, (3) a cell culture microdevice actuated by piezoelectric thin film for on-chip regulation of cell functions, and (4) non-damaging measurement system for monitoring cell-shape dynamics based on scanning ion conductance microscopy (SICM).


Keyword:: Cellular function analysis, Cellomics, Cell manipulation, Cell patterning, Regulation of cellular functions, On-chip cell surgery, Intracellular delivery, Patterned cell culture, Cell-processing system, BioMEMS

MEMS-based platform for in vitro manipulation and analysis of living cells for addressing fundamental questions in biological systems.

Theme3:Novel scanning probe microscopy techniques for cellular function analysis (Bioprobe)
Research Outline

With the aim of introducing novel atomic force microscope (AFM) applications to cellular function analysis, I have been developing a newly designed AFM probe (bioprobe): this enables intra- and extra-cellular delivery of biomolecules (DNA, proteins, etc.). Moreover, the bioprobe will provide other useful functions, such as scanning ion conductance microscopy (SICM) for non-damaging imaging of biological cells, and tip-enhanced Raman scattering (TERS) spectroscopy for quantitatively study on dynamic processes inside living cells. Therefore, I can provide a method for correlation analysis of cellular functions with high spatial and temporal resolution.


Keyword:: Bioimaging of cellular functions, Atomic force microscope (AFM), Nanoneedles, Cellular function analysis, Cell manipulation, Intracellular delivery, Surface enhanced Raman scattering (SERS), BioMEMS

Multi-functional biological scanning probe microscope.

Subject Title(Subject Code)
Micromachining Engineering (M41630040) / Advanced Production Processes (D51030020)


ページトップに戻る