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生体組織融合バイオMEMS技術による生命機械システムの構築と制御

Research Project

Project/Area Number 18048016
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

森島 圭祐  Tokyo University of Agriculture and Technology, 大学院・共生科学技術研究院, 准教授 (60359114)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩淵 喜久男  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 教授 (00203399)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥11,300,000 (Direct Cost: ¥11,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000)
Keywordsマイクロマシン / ナノバイオ / 知能機械 / マイクロ・ナノデバイス
Research Abstract

近年新しいアクチュエータとして,生物の筋細胞を利用したバイオマイクロアクチュエータが注目されている.我々は培養筋細胞を利用したバイオマイクロアクチュエータの開発を行っている.これまでに開発してきたバイオアクチュエータの例として,ラツトの心筋細胞を駆動源とするマイクロポンプ,マウスの骨格筋マトリゲル,昆虫背脈管を利用する耐環境型バイオアクチュエータを開発してきた.しかしながら,現状の問題点として発生力が微小であるという問題がある.そこで培養筋細胞アクチュエータの高出力化のために,生体内に近い負荷のある環境を再現し,伸縮刺激により細胞を配向させたり,筋細胞への分化を促す必要がある.これまでに体内の状態に基づく様々な刺激パターンが提案されているが,実際どのような刺激が最適という実験データは少ない.そこで本研究では,複雑な様々なパターンで伸縮刺激と電気刺激を同時に負荷することができ,実験精度向上と検証時間短縮を目指したハイスループツト細胞刺激システムの開発を行った.今後は開発した装置を用いて,骨格筋細胞,心筋細胞,昆虫背脈管などについて,最適な刺激パターンの検証を行う.8台同時に異なるパターンで伸縮刺激と電気刺激を試行可能な,マルチパターン細胞刺激システムの開発を行った.これにより細胞サンプルの個体差のない正確な細胞挙動の比較検討実験を可能にした.また,細胞挙動の評価法として2D-FFTを用いた細胞配向性評価法に着目した.細胞にダメージを与えることなく行え,これまで困難であった細胞配向性の経時的な変化を定量的に評価することが可能となった.開発したマルチパターン細胞刺激システムと2D-FFTによる評価法を用いて細胞進展実験と細胞伸縮実験を行った.細胞伸縮実験では,伸展率の変化による細胞は配向性の変化を定量的に評価することに成功し,配向に適した伸展率の同定に成功した.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (24 results)

  • [Journal Article] Culture of Insect Cells Contracting Spontaneously toward an Environmentally Robust Hybrid Robotic System2008

    • Author(s)
      Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, and K. Morishima.
    • Journal Title

      Journal of Biotechnology 133

      Pages: 261-266

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      2007 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Hiroshi Horiguchi, Yoshitake Akiyama and Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting

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  • [Journal Article] Culture of Insect Heart Muscle Tissues and its Applicability to Bio-Actuators2008

    • Author(s)
      Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, and K. Morishima,
    • Journal Title

      Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Fabrication of Thermoresponsive Copolymer-grafted Surface for Insect Cell Driven Actuator2008

    • Author(s)
      Yui Sakuma, Yoshikatsu Akiyama, Masayuki Yamato, Teruo Okano and Keisuke Morishima,
    • Journal Title

      Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Miniaturized Cell Stretching Tool using Ionic Polymer Metal Composites Actuator2008

    • Author(s)
      Shin Hitsumoto, Tadashi Ihara and Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cell Self Assembly of Intracellular Interface Using Cell Migration2008

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino and Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Muscle Cell-Driven Tube shaped Bioactuator Stimulated by Arch-type Muscle Cell Stretching System2007

    • Author(s)
      Sho Suzuki and Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2007)

      Pages: 1849-1854

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Design and Fabrication of Tube typed Muscle Powered Bioactuator Stimulated by Circumferential Stretching System2007

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      Sho Suzuki and Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Proceedding of the 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Contstruction of Regerative Mechanical Systems of Insect Cells for a Quasi-Living Machine2006

    • Author(s)
      Y.Akiyama, K.Iwabuchi, Y.Furukawa, K.Morishima
    • Journal Title

      Proceeding of the 2006 International Symposium on Micro-NanoMechtronics and Human Science, Nagoya, Japan, November, (2006)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Reconstruction of Biomechanical Component Using Insect Tissue for a Quasi-Living Actuator2006

    • Author(s)
      Y.Akiyama, K.Iwabuchi, Y.Furukawa, K.Morishima
    • Journal Title

      Proceeding of the East Asian Biopysics Symposium & Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan, Okinawa, Japan, November, (2006)

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  • [Presentation] 生体筋肉の特性分類とバイオアクチュエータへの適用性2008

    • Author(s)
      秋山佳丈, 岩淵喜久男, 森島圭祐, 古川勇二
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      2008年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川
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  • [Presentation] Culture of Insect heart Muscle Tissues and its Applicability to Bio-Actuators2008

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      Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, and K. Morishima
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      2008 MRS Spring Meeting
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      San Francisco, USA
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  • [Presentation] Fabrication of Thermoresponsive Coplymer-grafted Surface for Insect Cell Driven Actuator2008

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      Yui Sakuma, Yoshitake Akiyama, Kikuo Iwabuchi, Yoshikatsu Akiyama, Masayuki Yamato, Teruo Okano and Keisuke Morishima
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      2008 MRS Spring Meeting
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      San Francisco, USA
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  • [Presentation] A Miniaturized Cell Stretching Tool using Ionic Polymer Metal composites Actuator2008

    • Author(s)
      Shin Hitsumoto, Tadashi Ihara and Keisuke Morishima
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      2008 MRS Spring Meeting
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      San Francisco, USA
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  • [Presentation] Cell Self Assembly of Intracellular Interface Using Cell Migration2008

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino and Keisuke Morishima
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      2008 MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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  • [Presentation] Fabrication of Micro Bio-fabricated Actuator Powered by Cardiomyocyte2008

    • Author(s)
      Hiroshi Horiguchi, Yoshitake Akiyama and Keisuke Morishima
    • Organizer
      2008 MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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  • [Presentation] 微小骨格を有する筋細胞駆動マイクロマニピュレータ2008

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
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      第3回LSW研究会シンポジウム
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      北海道
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  • [Presentation] 昆虫背脈管組織のアクチュエータとしての性能の評価2008

    • Author(s)
      秋山佳丈, 岩淵喜久男, 古川勇二, 森島圭祐
    • Organizer
      第3回LSW研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小生命機械システムを目指した昆虫細胞再構築法に関する研究2007

    • Author(s)
      森島圭祐, 秋山佳丈, 古川勇二
    • Organizer
      第45回日本物物理学会年会
    • Place of Presentation
      神奈川
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Muscle Cell-Driven Tube shaped Bioactuator Stimulated by Arch-type Muscle Cell Stretching System2007

    • Author(s)
      Sho Suzuki and Keisuke Morishima
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2007)
    • Place of Presentation
      Sanya, Hainan Island, China
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Fabrication of Tube typed Muscle Powered Bioactuator Stimulated by Circumferential Stretching System2007

    • Author(s)
      Sho Suzuki and Keisuke Morishima
    • Organizer
      2007 Interenational Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
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      名古屋
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  • [Presentation] 昆虫の生体組織を用いた微小生命機械システムの創製2007

    • Author(s)
      坂田 昌哉, 秋山 佳丈, 岩淵 喜久男, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫細胞を利用した耐環境性メカノバイオニックシステムの創製昆虫細胞シート化に向けた温度応答性培養皿の試作とその評価2007

    • Author(s)
      佐久間 唯, 秋山 佳丈, 岩淵 喜久男, 秋山 義勝, 大和 雅之, 岡野 光夫, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] チューブ型バイオマイクロアクチュエータ創製のためのアーチ型筋細胞伸縮システムに関する研究2007

    • Author(s)
      鈴木 翔, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 心臓の拍動エネルギーを電気土ネルギーに変換するバイオニッタ発電素子の開発2007

    • Author(s)
      石坂 友自, 佐藤 宏司, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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  • [Presentation] 心筋細胞を駆動源とする自律機械システムへの応用に関する研究心筋細胞を用いたマイクロ駆動源の開発2007

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      堀口 裕史, 秋山 佳丈, 森島 圭祐
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      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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  • [Presentation] 自律拍動する昆虫背脈管由来細胞を用いた耐環境性バイオアクチュエータの創製2007

    • Author(s)
      秋山 佳丈, 岩淵 喜久男, 古川 勇二, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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  • [Presentation] 筋細胞によるバイオアクチュエータの性能向上に向けたマルチパターン培養筋超胞刺激システムの開発2007

    • Author(s)
      橋本 真幸, 秋山 佳丈, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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  • [Presentation] 量産型バイオアクチュエータを目指した骨格筋細胞の3次元培養に関する検討2007

    • Author(s)
      寺田 玲子, 秋山 佳丈, 古川 勇二, 森島 圭祐
    • Organizer
      第25回日本ロポット学会学術溝演会
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      千葉
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  • [Presentation] Culture of insect dorsal vessel-derived self-contracting cells toward a bio-actuator2007

    • Author(s)
      Akiyama, Y., Iwabuchi, K., Furukawa, Y., Morishima, K
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      Comparative Biocemistry and Physiology
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      Salvador, Brazil
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  • [Presentation] 独立駆動デバイスを目指した自律拍動する背脈管由来細胞の培養2007

    • Author(s)
      秋山佳丈, 岩淵喜久男, 古川勇二, 森島圭祐
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第29回大会
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      岡山
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  • [Presentation] 外部磁場を用いたアーチ型筋細胞伸展装置の開発2007

    • Author(s)
      鈴木翔, 森島圭祐
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      ロボテ'イクス・メカトロニクス講演会2007
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      秋田
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  • [Presentation] 心筋細胞を駆動源とする自律機械システムに関する研究-心筋細胞ゲルを用いたロータリーアクチュエータの試作-2007

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      堀口裕史, 秋山佳丈, 森島圭祐
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      ロボテ'イクス・メカトロニクス講演会2007
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      秋田
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  • [Presentation] メカノバイオックシステムのための筋細胞ブロックアクチュエータの開発-レン構造体への筋細胞培養の試み-2007

    • Author(s)
      橋本真幸, 秋山佳丈, 森島圭祐
    • Organizer
      ロボテ'イクス・メカトロニクス講演会07
    • Place of Presentation
      秋田
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      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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