Measurement of mechanical properties of cells by real and virtual coupled resonatorsl

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02090
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Yabuno Hiroshi 筑波大学, システム情報系, 教授 (60241791)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 泰之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (00398637) ; 松本 壮平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究部門長 (70358050)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レゾネータ / 弾性計測 / 共振 / 自励振動 / モード局在化 / 弱連成

Outline of Final Research Achievements

In order to measure the elastic force of a micro object with ultra-high sensitivity, we proposed a virtual resonator method, actually measured the microstiffness, and confirmed its effectiveness. A resonator is brought into contact with the measurement target and its rigidity is measured. It is known that weakly coupled resonators of the same kind as this resonator improve sensitivity. In order to realize such a resonator, we proposed a virtual method (a method of constructing it in a computer rather than using an actual resonator), measured the atomic force that can simulate the elastic force, and confirmed its effectiveness.

Free Research Field

機械力学・計測制御

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、微小な弾性力の計測法が構築された。弾性力とは物体の硬さを意味する物理量である。とくに生体試料の硬さを調べることは、がん細胞などを識別したり、iPS細胞の優劣の識別など、医学的な分野への貢献度が高く、新しい生体工学の発展に大きく寄与するものと考える。すなわち、これまで化学的に行われてきた細胞の識別が、物理的に行われ、計測試料に影響を与えずにそれが可能になる。さらに、弾性力は質量と並ぶ基本的な物理量であり、微小弾性力計測の方法を確立したことは、物理学全般にわたり、これまで不可能であった、物性の特徴づけに新たな展開を生み出すことになる。