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マイクロロボットによる卵子除核作業の自動化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 13J00351
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

馮 林  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsmicrorobot / microfluidic / manipulation / マイクロロボット / マイクロ流体チップ / 卵子 / マイクロセンサー
Outline of Annual Research Achievements

マイクロ流体チップ中で,磁気駆動マイクロツール(以下,マイクロツール)を非接触で駆動させることにより,単一卵子のローディング,回転,除核,回収といった様々な操作を実現することを目的としている.
まず卵子を1つずつ順番に除核行程へ供給するため,マイクロツールを用いてオンデマンドに卵子を搬送することを提案し,実験により有効性を示しました.
次にマイクロツールを用いて卵子を三次元で回転する方法を提案している.卵子の核を除核する際,除去する部分の体積を低減したり,卵子の特性を調査したりするには,卵子の姿勢を制御することが重要であるが,従来手法では出力特性や制御性に問題があった.そこで,先端形状を工夫した2本のマイクロツールを用いて,卵子の姿勢を三次元的に制御する方法を提案し,画像修理により、姿勢制御の有効性と従来手法と比較した優位性を示しました.
その後、マイクロツールを用いて,マイクロ流体チップ内の流速分布を能動的に制御することで卵子に局所的な力を加え,卵子の核を除核する手法を提案している.マイクロ流体チップ内の流速分布を有限要素法により解析し,解析結果と実験結果がほぼ等しいことを確認している.提案手法は,(1)除核のスピードが速く,(2)除去する部分の体積を制御できることを実験的に示しました.
最後にマイクロ流体チップにて除核した卵子を分注によってすばやく回収する方法を提案している.マイクロ流体チップに搭載した静電センサを用いて,マイクロ流路を流れる卵子を検出し,卵子にかかる流体圧を低減した後に空気圧を用いて培養環境へ分注する方法を提案している.実際に分注システムを構築し,100%の成功率で卵子を分注して回収した.また,回収した卵子の発生を評価し,影響がないことを確認しました.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] On-chip Enucleation of Bovine Oocytes using Microrobot-Assisted Flow-Speed Control2013

    • Author(s)
      Lin Feng, Masaya Hagiwara, Akihiko Ichikawa, Fumihito Arai
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 4 Issue: 2 Pages: 272-285

    • DOI

      10.3390/mi4020272

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accurate dispensing system for single oocytes using air ejection2013

    • Author(s)
      Lin Feng, Yiling Sun, Chisato Ohsumi, Fumihito Arai
    • Journal Title

      Biomicrofluidics

      Volume: 7 Issue: 5 Pages: 54113-54113

    • DOI

      10.1063/1.4824394

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Three dimensional rotation of bovine oocyte by using magnetically driven on-chip robot2014

    • Author(s)
      Lin Feng, Bilal Turan, U Ningga, Fumihito Arai
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Place of Presentation
      Chicago
    • Year and Date
      2014-09-14 – 2014-09-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Rotation of single bovine oocyte by micro-robot on a chip2014

    • Author(s)
      Lin Feng, U Ningga, Fumihito Arai
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2014-07-30 – 2014-08-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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