2004 Fiscal Year Annual Research Report
心筋細胞の駆動力を電気エネルギーに変換するナノファイバー型バイオ発電素子の開発
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16651081
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| Research Institution | Kanagawa Academy of Science and Technology |
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Principal Investigator |
渡慶次 学 財政法人神奈川科学技術アカデミー, 光科学重点研究室・マイクロ化学グループ, グループリーダー (60311437)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森島 圭祐 財政法人神奈川科学技術アカデミー, 光科学重点研究室・マイクロ化学グループ, 研究員 (60359114)
佐藤 宏司 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス部門・集積加工研究グループ, 研究員 (70344166)
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| Keywords | 心筋細胞 / バイオアクチュエータ / バイオ発電 / 圧電ファイバー / 化学エネルギー / 電気エネルギー |
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| Research Abstract |
本研究は、生物の最小単位である細胞というパーツを用いて、微小機械及びナノ材料と結びつけるという全く新しい概念に基づいて、デバイス設計を行う斬新な試みである。これまでに様々なMEMSデバイス、発電素子、燃料電池が提案されてきたが、提案するデバイスは従来とは全く異なるアプローチによる独創的な新原理デバイスである。細胞と無機材料を融合させ、生体自ら発生するエネルギーやリズムを運動エネルギー、電気エネルギーに変換するという生体融合機能デバイスの創成である。
そこで心筋細胞を駆動源として、細胞を用いた柔らかいマイクロアクチュエータを実現できると考え,デバイスの設計及び基礎実験を行ってきた。細胞そのものを材料として、力学的機能と化学的機能を持ち合わせた新規なアクチュエータであり、構想及びデバイスの基本原理は非常に独創的である。基礎実験により、化学エネルギー(グルコース・酸素供給)だけで動作するアクチュエータを既に確認しており、試作したバイオマイクロアクチュエータの発生力は細胞あたり数nNから数十μNという大きな力を発生することが分かった。また、試作した圧電ナノファイバーは、1~100μmの変位に対して.1mV~1Vの電圧が圧電効果により出力されるのが分かった。心筋細胞の拍動力を電気エネルギーに変換できれば、非常に小型の新しいマイクロ発電の原理を構築できると考え、圧電性を持つ圧電ナノファイバー上に心筋細胞を培養し、高効率に電気エネルギーに変換するデバイスを着想した。
培養心筋細胞を圧電ナノファイバー上の任意の場所に接着固定するアセンブリ手法を確立するため、マイクロ構造体上に細胞接着分子を描画するシステムを考案し、試作検討を行った。また、試作した圧電ファイバーと比較実験するため、市販品を購入し、テストしている段階である。
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Research Products
(1 results)
