2019 Fiscal Year Annual Research Report
生物の自己改変能力を実装するバイオソフトロボティクス
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
|---|
| Project/Area Number |
18H05467
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
清水 正宏 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50447140)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅舘 拓也 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任講師 (60582541)
志垣 俊介 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50825289)
細田 耕 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10252610)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | 生物 / 自己改変能力 / バイオソフトロボティクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．カエルサイボーグ：アクチュエータとして用いる筋組織は、生体から切除後、数時間程度しか使えないため、長期間の培養方法を確立し、サイボーグの実用性向上を試みた。これにより、サイボーグ型バイオソフトロボットを開発した。
２．細胞触覚センサ：ロボットハンドに実装可能な細胞触覚センサを実現するためには、超薄型の細胞触覚センサデバイスを開発しなければならない。この目的のために、細胞触覚センサに実装可能な多電極を実装したチャンバを設計し、細胞の触覚受容時に発生する微弱な電圧を計測した。A02班の藤枝らの協力のもと、ナノメートルサイズの厚さを有する有機電極によって、ロボットに実装しうる薄型の細胞触覚センサのプロトタイプを開発することができた。細胞が機械刺激を印加された際に生じる細胞膜内外のイオン交換を利用することで、柔軟なシリコン膜上に培養された細胞が機械刺激を受容したときに細胞触覚センサとして利用可能であることを示した。従来の細胞触覚センサの実装サイズと比較して大幅に薄型化を実現することができた。これにより、今後のロボット実装へ向けた、細胞触覚センサの小型化・薄型化に目処をつけることができた。
３．心筋細胞ロボット：心筋細胞を自律分散的に制御するために、心筋細胞への拍動のフィードバックシステムを検討した。領域の共通機器として導入したバイオ3Dプリンタによって、心筋細胞を包埋したゲル構造体の形状を直接造形を試みた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R1年度は、新学術領域が開始し、2年目となり，年度当計画していたプロジェクトを推進することができた。このことから、おおむね順調に進展していると評価した。令和2年2月、新型コロナウイルスに関する2月26日の首相発言を踏まえ、3月10日に東京工業大学で開催を予定していた新学術領域「ソフトロボット学」と「発動分子科学」の、新学術領域合同シンポジウムを延期することとした。そのため、調整の結果、新学術領域合同シンポジウムを6月まで延期する必要が生じた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
R2年度は、新学術領域研究の計画研究班における連携のみならず、公募班との連携も重視し、研究を推進する。
１．細胞触覚センサ：ロボットハンドに実装可能な細胞触覚センサを実現するためには、超薄型の細胞触覚センサデバイスを開発しなければならない。この目的のために、細胞触覚センサに実装可能な多電極を実装したチャンバを設計し、細胞の触覚受容時に発生する微弱な電圧を計測する。ナノ薄膜上に有機電極を配置し、柔軟膜電極を構成する。これによって、ロボットに細胞触覚センサを実装し、特性を検証する。
２．筋細胞ロボット：筋細胞をアクチュエータとするマイクロロボットを構築する。領域の共通機器として導入したバイオ3Dプリンタによって、心筋細胞を包埋したゲル構造体の形状を直接造形する。形態形成と分化誘導を両立するソフトバイオボディの設計方法を検討する。
３．昆虫サイボーグ：プリンテッドエレクトロニクス技術を活用し、印刷型の銀電極をインタフェースとするカイコガの触覚を利用した嗅覚受容サイボーグを構成する。
|
