in vitro Muscle-Nerve Interface for Precise Control of Skeletal Muscle Actuators

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18704
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: Nagoya University (2022); Meijo University (2021)
• Principal Investigator: Fukuda Toshio 名古屋大学, 未来社会創造機構, 客員教授 (70156785)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹内 大 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20713374)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 筋組織 / アクチュエータ / 駆動制御 / マイクロロボット / 骨格筋培養

Outline of Final Research Achievements

This research aims to construct an actuator using skeletal muscle tissue in vitro, using the micro-nanomechatronics technology that　we have developed to construct cellular tissue in vitro. We especially focused on the improvement of the muscle tissue contraction, and the connection between the muscle tissue and an artificial material. As a result, the high-density skeletal muscle tissue was constructed by cell compression technology using centrifugal force. The contraction of fabricated muscle tissue increased by the increase of cell density. In addition, the connection of muscle tissue with the artificial material became stiff and strong by using the self-contracting force of the skeletal muscle itself.

Free Research Field

マイクロ・ナノメカトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、生体外での筋組織アクチュエータの構築について研究を行なった。筋組織は柔軟性、伸縮性、エネルギー効率の高さなど従来のアクチュエータに対して利点を有しており、新たなアクチュエータとして注目を集めている。一方で、生体外においては生体内のような大きな駆動量が得られておらず、実用化に向けて大きな課題が残っている。本研究における成果は筋組織アクチュエータの駆動量向上手法を提案しておりその手法も簡便であることから、今後の筋組織アクチュエータの実用化に向けた大きな意義を有すると考えられる。