Information embedding in living organisms by electrically-induced bubbles and information transfer via functional interfaces
| Project/Area Number |
22H00198
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山西 陽子 九州大学, 工学研究院, 教授 (50384029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原本 悦和 玉川大学, 農学部, 教授 (30540869)
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (40512330)
菅野 茂夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60726313)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,510,000 (Direct Cost: ¥32,700,000、Indirect Cost: ¥9,810,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
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| Keywords | 電界誘起気泡 / プラズマ誘起気泡 / 機能性界面 / 情報埋め込み / 人工物導入 / 生体組織 / マイクロデバイス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では生体界面を物理的刺激によってアクティブに制御することにより生体組織等に情報を埋込む実装技術を完成させ，外部から接触・非接触にセンサをアプローチして情報伝達することを目標としている．本技術は表面に薄膜電極を貼る技術とは一線を画し，実際に表層に低侵襲に情報を埋め込んでいるためこれまでになくロバストかつ安定にウェットな生体内外の情報伝達を行う技術である．情報の種類は磁性情報，遺伝子，機能性材料などを対象とし，情報量や埋め込む深さにおいてもターゲットの物性に応じてμmオーダで制御可能とし幅広いセンサに対応するものとする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では電界誘起気泡による金属から生体組織までの幅広いターゲットへ金属を埋込する技術を発展させ，生体界面を物理的刺激によってアクティブに制御することにより生体組織等に情報を埋込む実装技術を完成させ，外部から接触・非接触にセンサをアプローチして情報伝達することを目標としている．
本技術は表面に薄膜電極を貼る技術とは一線を画し，実際に表層に低侵襲に情報を埋め込んでいるためこれまでになくロバストかつ安定にウェットな生体内外の情報伝達を行う技術である．情報の種類は磁性情報，遺伝子，機能性材料などを対象とし，情報量や埋め込む深さにおいてもターゲットの物性に応じてμmオーダで制御可能とし幅広いセンサに対応するものとする．
電界誘起気泡の気液界面の還元作用によって磁性情報としてパーマロイを析出することに成功した昨年度の結果を元に2023年度は安定かつ高効率に機能性材料を析出するための条件検討を行った．プラズマ誘起の気液界面において微小な高温急冷な反応場を発生することが特異な機能性金属を析出するために重要であることを突き止めた．
また電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功した結果を元に，金属イオン溶液の濃度や印加する電源条件によって高精度な金属ナノ粒子の粒径制御の可能性を見出した．
さらに情報を埋め込み情報伝達させるための光センサーの検討を行い，実際に埋め込むセンサーとしての結晶体の検討と模擬生体組織からの応答について検討を開始した．最終年度においては生体組織への適用を可能にし生体内外の情報伝達の技術へと繋げて行く．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では電界誘起気泡による金属から生体組織までの幅広いターゲットへ金属を埋込する技術を発展させ，生体界面を物理的刺激によってアクティブに制御することにより生体組織等に情報を埋込む実装技術を完成させ，外部から接触・非接触にセンサをアプローチして情報伝達することを目標としている．
本年度は電界誘起気泡の気液界面の還元作用によって磁性情報としてパーマロイを析出することに成功した昨年度の結果を元に2023年度は安定かつ高効率に機能性材料を析出するための条件検討を行った．プラズマ誘起の気液界面において微小な高温急冷な反応場を発生することが特異な機能性金属を析出するために重要であることを突き止めた．
また電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功した結果を元に，金属イオン溶液の濃度や印加する電源条件によって高精度な金属ナノ粒子の粒径制御の可能性を見出した．さらに情報を埋め込み情報伝達させるための光センサーの検討を行い，実際に埋め込むセンサーとしての結晶体の検討と模擬生体組織からの応答について検討を開始した．よって概ね順調に研究は進んでいると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功した結果を元に，金属イオン溶液の濃度や印加する電源条件によって高精度な金属ナノ粒子の粒径制御の可能性を見出した．
さらに情報を埋め込み情報伝達させるための光センサーの検討を行い，実際に埋め込むセンサーとしての結晶体の検討と模擬生体組織からの応答について予備実験を開始した．
最終年度においては生体組織への適用を可能にし生体内外の情報伝達の技術へと繋げて行く．
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
