Investigation of electric induced flow and particle movement under Applied Alternating Current Electric Field to Develop Nano-scale cell surgery

• Project/Area Number: 24560203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: OBARA Hiromichi 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (80305424)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 細胞操作 / 流動制御 / 電場誘起流動 / 交流電場 / 細胞治療 / 細胞手術 / 誘電特性 / 誘電泳動 / エレクトロポレーション / マイクロ流動

Outline of Final Research Achievements

A manipulation of cells is important technique to improve medical technology for cell transplantation and regenerative medicine. Furthermore this technique can be used for nano-scale surgery to maintain cell condition and cell properties. Controlling particle migration and flow with a micro sharp electrode using alternating current electric filed has several potential to develop cell manipulation device. And this device can provide a low invasive electroporation to maintain the cell properties. This device is useful for the cell manipulation and it is easy to control cells with their dielectric properties. In this study, a confirmation of the shape tip electrode for the cell manipulation under AC electric field was introduced and the cells and particles velocity near the electrode tip under several conductivity conditions were measured to investigate the flow structure and the cell movement around the electrode with experimental approach and analytical approach.

Research Products

• [Presentation] 交流電場を印加した先鋭電極を用いた細胞操作デバイスの開発 (2015)
  • Author(s): 小原弘道，大谷 直輝，水沼博
  • Organizer: 日本機械学会 関東支部総会講演会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-21
• [Presentation] 先鋭電極近傍に形成される局在電場による細胞操作への影響 (2015)
  • Author(s): 大谷直輝，小原弘道，水沼博
  • Organizer: 日本機械学会 第27回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-01-09 – 2015-01-10
• [Presentation] 次世代医療のための 電磁場を利用したナノ手術デバイス (2014)
  • Author(s): 小原弘道
  • Organizer: 平成26 年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 独立行政法人物質・材料研究機構 千現地区
  • Year and Date: 2014-11-20
  • Invited
• [Presentation] 病気の子供を助けたい：肝臓疾患のための医療技術開発 (2014)
  • Author(s): 小原弘道
  • Organizer: 日本機械学会 2014 年度年次大会
  • Place of Presentation: 東京電機大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] 先鋭電極による誘電泳動力と電場誘起流を用いた細胞操作の電場印加条件の影響 (2014)
  • Author(s): 大谷 直輝，小原 弘道，水沼 博
  • Organizer: 日本機械学会 バイオエンジニアリング部門講演会
  • Place of Presentation: 東北大 片平キャンパス(仙台市）
• [Presentation] 先鋭電極近傍に形成される電磁場を用いた細胞操作 (2013)
  • Author(s): 小原弘道
  • Organizer: 磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 富山市民会館（富山市）
• [Presentation] 先鋭電極近傍に形成される電場・流動場の同時計測 (2013)
  • Author(s): 小原弘道，大谷直輝，水沼博
  • Organizer: 日本機械学会年次大会講演会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
• [Presentation] 交流電場による単層 CNT の導電・配向制御に対する光硬化樹脂中 CNT 濃度の影響 (2013)
  • Author(s): 小淵康平，小原弘道，水沼博
  • Organizer: 日本混相流学会年会講演会
  • Place of Presentation: 日本混相流学会年会講演会
• [Presentation] 交流電場による粒動・流動制御
  • Author(s): 小原弘道
  • Organizer: 日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Invited
• [Presentation] . Induced Flow and Formed Structures of Nano-diamond Dispersion under Alternating Current Electric Field,
  • Author(s): Hiromichi OBARA
  • Organizer: Japan-Taiwan International Conference on Magnetic Fluid
  • Place of Presentation: 同志社大学 今出川キャンパス
  • Invited
• [Book] 磁性流体研究の新展開 Ⅰ（ 次世代医療のための 電磁場を利用したナノ手術デバイス） (2015)
  • Author(s): 小原弘道 （間宮広明，岩本悠宏 編）
  • Total Pages: 31
  • Publisher: 磁性流体研究連絡会