2017 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ流路内の細胞マルチプル・センシング技術の開発
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16F16368
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
武居 昌宏 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (90277385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LI JIANPING 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-10-07 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞操作 / 数値解析 / 細胞懸濁液 / 電気抵抗 / 機械性能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の研究を行なった。
(1) 高分解能測定による細胞の機械的性質の変化に関する研究：流動中の細胞の変位-力曲線の測定と高速度カメラによる撮影を同時行うことにより、細胞の機械的特性（弾性率、硬度、粘弾性、楕円率、破壊靱性、およびポアソン比）を得た。二相流中の細胞の配向、変形、電気二重層の厚さを変化させるために、 動的流速（拍動流及び定流量）を用いた。流速を変化させることにより、細胞に対して異なる力が加わるため、細胞の機械的性質を変化させることができる。(2) 二相流中における細胞の電気的特性の測定：キュベット内の電極と体外循環システムを使用し、細胞の電気的特性（誘電率と抵抗率）を測定した。 電気インピーダンス測定に用いた走査周波数は、f1 = 100kHz ~ f2 = 300MHzである。 ヘマトクリットと測定周波数の影響について調査を行った。(3) in-situ細胞の機械的特性変化による細胞の電気的特性への影響の解明：異なる流速（拍動流及び定流量）により、細胞の配向、変形、電気二重層の厚さを変化させると同時に、インピーダンスアナライザによって電気的特性をf1 ~ f2の操作周波数で計測した。このようにして得た実験結果と理論式とを比較し、細胞の機械的性質の変化が細胞の電気的特性に及ぼす影響について調査を行った。
研究の意義、重要性は、細胞の機械的特性と電気的特性との間の関係が得られことにあり、これは細胞操作の手法開発、および血栓症や癌のような重篤な疾患の検出に寄与するものである。
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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
細胞の機械的および電気的特性の両方について慎重に研究を行った。 流速の変化とせん断速度の不均質な分布は、細胞の機械的変化（配向、変形、電気二重層の厚さ）をもたらす。 これはまた、細胞の電気的特性を変化させる。 Hanai方程式を修正して、細胞の機械的および電気的特性間の関係を定量的に分析した結果は、実験結果との一致を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞の機械的特性と電気的特性との関係についてより深く研究し、さらに細胞の凝集および凝固がもたらす影響についても調査を行う予定である。 また、いくつかのトップジャーナルに論文を発表するためにデータを分類する。
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| Remarks |
千葉大学 武居研究室
http://www.em.eng.chiba-u.jp/~takei/top.htm
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