2019 Fiscal Year Annual Research Report
ゲル微粒子の疑似反磁性操作によるバイオハイブリッド3次元造形技術の創出
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17H03202
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (80585878)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
加納 徹 東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (40781620)
小関 道彦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相対的反磁性アセンブリ / ゲル微粒子 / マイクロマシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，2種類のゲル微粒子を自発的に凝集させ造形するという新しい概念に基づき，研究代表者独自の非磁性粒子を磁場により凝集させる手法を用いて，生体適合性の高いバイオハイブリッド3次元造形法の確立を目指している．特に，このゲル微粒子に熱応答性高分子を含ませることで熱収縮性のアクチュエータとし，これを駆動源とするマイクロマシンの造形 と動作を実証する．
本年度は，ゲル微粒子構造体の熱駆動を実証し，その特性を画像処理により評価した．応答速度は無視し，設定温度に到達後，1時間程度経過し，ゲル微粒子の変化が止まった状態で評価を行った．その結果，室温（25度）と比べ，加熱時（40度）における面積は，91.2 %となり，面積収縮は約8.8％となった．単純にこの半分を線収縮とすると，このゲルアクチュエータのひずみは4.4 %となる．この数値はポリマー等のソフトアクチュエータと比較して十分な大きさであり，熱応答性アクチュエータとして十分な性能をもつことが分かった．
また，昨年度構築したレーザ加熱システムにより，ゲル微粒子構造体の局所加熱するために適したレーザ強度や照射時間について検討した．有限要素解析ソフトウェアCOMSOLを用いて，ゲル微粒子にレーザ照射した場合の熱分布を計算するモデルを構築した．しかし，本システムで用いる近赤外光のゲル微粒子における吸収効率は不明であるため，学内の共通機器にある紫外可視赤外分光装置を用いて測定を試みたが，感度不足のためデータが得られなかった．来年度，サンプル量の増加による感度向上もしくは測定装置の変更により目指す予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度，近赤外光(1064nm)のゲル微粒子における吸収効率を測定する予定であったが，共通機器にある紫外可視赤外分光装置の感度ではデータが得られなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度測定予定であったゲル微粒子における吸収効率の測定を，サンプル量の増加による感度向上もしくは測定装置の変更ににより目指す．
他は，当初の目標である生体適合性の高いゲルマシン造形に向けて，ゲル微粒子凝集体の観察技術の確立，細胞存在下でのゲル微粒子凝集，ゲルマイクロマシンの実証に取り組む．
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