ソフト&ウェットな眼球ロボットの創成

• Project Area: Development of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
• Project/Area Number: 25104502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 古川 英光 山形大学, 理工学研究科, 教授 (50282827)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2013: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: マクロマシン / 高分子構造・物性 / 機械材料・材料力学 / ゲル / ゲルレンズ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、進展の著しい高強度・高機能性ゲルの技術によってものづくりに変革をもたらすことを最終目的として、眼球の画期的な治療につながる世界初のソフト＆ウェットな眼球ロボットを開発する。眼球は光を操る生体ゲルであり、ゲルでできたロボットであると捉えることができる。本研究は、これまでの申請者の研究成果に立脚し、 (1)高強度ゲルの技術を活かして水晶体の治療に適用可能な焦点調節可能な眼内レンズを開発し、(2)次に材料化学的なアプローチで眼内レンズ用ゲル材料の屈折率や作動温度を最適化し、(3)ゲルの構造解析と物性評価の技術や機械工学的なアプローチを駆使して新しい眼内レンズを組み込んだ、実物大のソフト＆ウェットな模型眼システムを開発することを最終目標とした。
平成27年度は下記を実施した。
5) 屈折率可変ゲルの開発：屈折率の異なるゲルの開発に成功した。　6) 温度制御ゲルの開発：温度によって力学物性が変化するゲルの開発を行い、転移温度を0〜60℃の範囲で変化させられることが示された。　7) レンズの温度制御：温度制御可能なゲルでレンズを作製し、レンズに送液する液体の温度を可変させることで、形状を保持したり、元の形に戻ったりするレンズ系を開発した。　8) ゲルレンズ評価用模型眼の開発：7)で示した温度で変化するゲルが模型眼の中で戻る様子を確認した。　9) ゲルレンズを組み込んだ模型眼の外部制御：変形するレンズを作成し、外部制御によりレンズの焦点距離を変えられることを示すことに成功した。

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。

Research Products

• [Journal Article] The effect of cross linker concentration in the Physical properties of Shape Memory Gel (2015)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Kumkum Ahmed, Jin Gong, Hidemitsu Furukawa
  • Journal Title: SPIE 2015 Volume: 9432 Pages: 94320Q-94320Q
  • DOI: 10.1117/12.2084181
• [Journal Article] The Applications of Shape Memory Gel as a Smart Material (2014)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Jin Gong, Yosuke Watanabe, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Journal Title: Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference of JPS Conf. Proc. Volume: なし Pages: 0120481-0120484
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.012048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of shape-memory gels using scanning microscopic light scattering (2013)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Yosuke Watanabe, Jin Gong, Hidemitsu Furukawa
  • Journal Title: SPIE Proceedings Volume: Vol. 8691 Pages: 86911D-86911D
  • DOI: 10.1117/12.2009098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hard-to-soft transition of transparent shape memory gels and the first observation of their critical temperature studied with scanning microscopic light scattering (2013)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Jin Gong, Yosuke Watanabe, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Journal Title: Materials Letters Volume: 108 Pages: 239-242
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2013.07.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The effect of cross linker concentration in the Physical properties of Shape Memory Gel (2015)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Kumkum Ahmed, Jin Gong, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: SPIE 2015
  • Place of Presentation: San Diego, United States
  • Year and Date: 2015-03-10
• [Presentation] 硝子体ゲル非破壊診断システムの開発 (2015)
  • Author(s): 柴田琢磨, 宮瑾, 渡邉洋輔, 齊藤梓, M. Hasnat Kabir, 牧野真人, 川上勝, 古川英光, 西塚弘一
  • Organizer: 第26回高分子ゲル研究討論会
  • Place of Presentation: 東京大学山上会館大会議室
  • Year and Date: 2015-01-19
• [Presentation] ゲルの屈折率制御 (2015)
  • Author(s): 熊谷 大慧, 新井 正徳, 宮 瑾, 古川 英光
  • Organizer: 第26回高分子ゲル研究討論会
  • Place of Presentation: 東京大学山上会館大会議室
  • Year and Date: 2015-01-19
• [Presentation] Non-Destructive Examination System for Vitreous Body Developed with Scanning Microscopic Light Scattering (2014)
  • Author(s): Takuma Shibata, Jin Gong, Yusuke Watanabe, Azusa Saito, M. Hasnat Kabir, Masato Makino, Masaru Kawakami, Hidemitsu Furukawa, Koichi Nishitsuka
  • Organizer: SmaSys 2014
  • Place of Presentation: Denkokuno mori,Yonezawa,Japan
  • Year and Date: 2014-10-17
• [Presentation] Smart gel materials for optical devices (2014)
  • Author(s): Jin Gong, Yosuke Watanabe, Hiroaki Kumagai, Masanori Arai, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: International Symposium on Fiber Science and Technology (ISF2014)
  • Place of Presentation: big sight tokyo fashion town hall,tokyou,Japan
  • Year and Date: 2014-09-30
• [Presentation] Study yhe Internal Homegenety of EPDM Rubber by Dynamic Light Scattering (2014)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Yusuke Watanabe, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: 63rd Symposium on Macromolecules
  • Place of Presentation: Nagasaki University
  • Year and Date: 2014-09-25
• [Presentation] Thermal- Mechanical ICN-SMG Gels for Smart Devices (2014)
  • Author(s): Jin Gong, M. Hasnat Kabir, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: ASME 2014 Conference on Smart Materials
  • Place of Presentation: Newport, Rhode Island
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] 外部刺激応答性ハイドロゲル (2014)
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Yusuke Watanabe, Makino masato, GongJin, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: 日本機械学会2014年次大会
  • Place of Presentation: 東京電機大学 東京千住キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] MECHANICAL PROPERTIES OF POLYMERIC SHAPE MEMORY HYDROGEL (2014)
  • Author(s): Md. Hasnat Kabir, Masato Makino, Jin Gong, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: the 5th JSME/ASME International Conference on Materials and Processing (ICM&P) 2014
  • Place of Presentation: Cobo Center, Detroit, Michigan USA
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] Gel Robotics: 3-D Printable Smart Systems Benefit From Hard-to-Soft Transition of Transparent Tough Shape Memory Gels
  • Author(s): H Furukawa, S Harada, Y Amano, J Gong, M Makino, M H Kabir
  • Organizer: THERMEC’2013
  • Place of Presentation: Rio All-Suite Hotel & Casino, Las Vegas, USA
  • Invited
• [Presentation] The applications of shape memory gel as a smart material
  • Author(s): M. H. Kabir, J. Gong, Y. Watanabe, M. Makino, H. Furukawa
  • Organizer: The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS ASEPS3 The third Asia-Europe Physics Summit (APPC12)
  • Place of Presentation: International Conference Halls, Makuhari Messe Chiba, Japan
• [Presentation] Biomedical application of smart transparent shape memory gel
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Jin Gong, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: The 4th Asian Symposium on Advanced Materials – Chemistry, Physics & Biomedicine of Functional and Novel Materials(ASAM-4)
  • Place of Presentation: National Taiwan University of Science and Technology, Taipei, Taiwan
• [Presentation] Structural analysis of Shape memory gels
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Yosuke Watanabe, Jin Gong, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: THERMEC'2013
  • Place of Presentation: Rio All-Suite Hotel & Casino, Las Vegas, USA
• [Presentation] Non-destructive examination system of vitreous body
  • Author(s): Takuma Shibata, Jin Gong, Yosuke Watanabe, Md. Hasnat Kabir, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: 2014SPIE Smart Structures/NDE
  • Place of Presentation: Town & Country Resort and Convention Center, San Diego, United States
• [Presentation] ソフト＆ウェットな眼内レンズ・模型眼の開発
  • Author(s): 古川英光, 村田奨太, 宮瑾, 渡邉 洋輔, Kabir M. Hasnat, 牧野真人, 村瀬響子, 砂田力
  • Organizer: 第49回日本眼光学学会総会
  • Place of Presentation: ウェスティン都ホテル京都（京都府）
• [Presentation] Transparent Shape Memory Gels: novel smart materials for medical applications
  • Author(s): Kabir M. Hasnat, 渡邉 洋輔, 横尾友博, 宮瑾, 牧野真人, 村瀬響子, 砂田力, 古川英光
  • Organizer: 第49回日本眼光学学会総会
  • Place of Presentation: ウェスティン都ホテル京都（京都府）
• [Presentation] 走査型顕微光散乱（SMILS）による硝子体検体分析
  • Author(s): 渡邉 洋輔, 宮瑾, Kabir M. Hasnat, 牧野真人, 柴田琢磨, 村田奨太, 古川英光
  • Organizer: 第49回日本眼光学学会総会
  • Place of Presentation: ウェスティン都ホテル京都（京都府）
• [Presentation] 硝子体非破壊診断システムの開発
  • Author(s): 柴田琢磨, 宮瑾, 渡邉洋輔, M. Hasnat Kabir, 牧野真人, 古川英光
  • Organizer: 日本機械学会 2013 年度年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス（岡山県）
• [Presentation] ソフト＆ウェットなスマート眼球ロボットの開発
  • Author(s): 古川英光, 横尾友博, 村田奨太, 宮瑾, 渡邉 洋輔, カビル ムハマドハスナット, 牧野真人, 村瀬響子, 砂田力
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県）
• [Presentation] ゲル眼内レンズの開発
  • Author(s): 狭間貴博，村田奨太，渡邉洋輔，Md.Hasnat Kabir，牧野真人，宮瑾, 村瀬響子，砂田力，古川英光
  • Organizer: 第61回レオロジー討論会
  • Place of Presentation: 山形大学工学部（山形県）
• [Presentation] 眼球ロボット
  • Author(s): 狭間貴博，渡邉洋輔，Md.Hasnat Kabir，牧野真人，宮瑾, 古川英光
  • Organizer: 第21回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2013)
  • Place of Presentation: 首都大学東京南大沢キャンパス（東京都）
• [Presentation] Soft gel engineering material: Synthesize and Characterization
  • Author(s): M. Hasnat Kabir, Yosuke Watanabe, Jin Gong, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
  • Organizer: 第25回 高分子ゲル研究討論会
  • Place of Presentation: 東京大学山上会館（東京都）
• [Remarks] 山形大学研究者情報
  • URL: http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp
• [Remarks] 古川研究室ホームページ
  • URL: http://furukawa.yz.yamagata-u.ac.jp
• [Remarks] ソフト＆ウェットマター工学研究室facebook
  • URL: http://www.facebook.com/swelbook
• [Remarks] 山形大学研究者情報
  • URL: http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp
• [Remarks] 古川研究室ホームページ
  • URL: http://furukawa.yz.yamagata-u.ac.jp
• [Remarks] ソフト＆ウェットマター工学研究室facebook
  • URL: http://www.facebook.com/swelbook