2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of cell growth using micromanipulator with micro force sensor
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19K04310
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
洞出 光洋 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (30583116)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロマシン / マイクロロボット / 微小力センサ / 細胞操作 / 画像解析 / ＭＥＭＳ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロボットアームで行う対象物の物理的把持操作を，ミクロンオーダの対象物でも実施可能にすることを目指してきた．細胞等の微小対象物の把持操作とその反力計測から，細胞特有の物理的パラメータの取得を進めたいと考えたのが本研究に取り組んだ動機である．これまでに，微小力センサを搭載したロボットアームのエンドエフェクタ開発を行ってきた．さらに把持を行い，その反力計測にも成功した．これまでに細胞スケールの微小対象物用のロボットアームに微小力センサを搭載するというアプローチは殆ど行われていなかったため，本研究の実施により，ミクロンオーダの対象物計測特有の課題が明らかになった．今年度においては，新たに判明した課題解決のためのアプローチや，より細胞の把持操作を支援するための基盤秘術，さらに細胞特性を明らかにするために必要な知見取得を実施した．微小対象物の反力計測には，今回製作したセンサ付きエンドエフェクタを用いたが，細胞の変形量等の確認にはビジョン情報の解析を行った．ただし，微小対象物のハンドリングには時間分解能と空間分解能を高めて計測する必要が確認できた．そこで高速度カメラによる観察システムを新たに構築し，より微小な対象物の形状や挙動を高精度に計測できるようにした．また，センサ付きエンドエフェクタの形状においても，剛性を高めて振動を抑制できる構造や機構が重要であると考えた．そこで基盤技術を見直して，ミクロンオーダの微細加工技術にも着目し，容易に微小対象物のハンドリングが行えるよう先細りした形状や，応力が集中する個所を設置した構造の設計と製作を実現することができた．上記のようにハード（エンドエフェクタの改良）とソフト（高速度カメラによる観察）の両面を見直して，より計測性能をよくするための取り組みに挑戦できた．
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