2024 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドレンジ周波数機械振動を用いたマルチスケール微細操作システムの創製
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23K22725
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
早川 健 中央大学, 理工学部, 准教授 (70759266)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 宏明 中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
工藤 謙一 中央大学, その他部局等, 嘱託職員 (90250232)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 微細操作 / マイクロロボティクス / マイクロ流体 / 振動誘起流れ / 細胞組織構築 / バイオアセンブラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，1 Hz～10 MHzの機械的振動を用いて様々なサイズの細胞パターンを生成する技術の創製を行う．その実現のため，以下の３点をマイルストーンとして研究を行った．
(I) ワイドレンジ周波数機械振動印加システムの構築
(II) ワイドレンジ周波数帯における機械振動－流体相互作用の理論的解析
(III) マルチスケール微細操作システムの細胞操作への応用
2024年度は，まず(I)についてのシステム改良を行い，マイクロ粒子および細胞を用いて，様々なcmオーダーのパターンの生成に成功した．特に，～100 Hz程度までの周波数帯で大きな変位を実現可能なボイスコイルモーターを用いた振動印加系を構築し，cmオーダーの細胞組織構築が可能なシステムを実現した．次に，(II)に関して，MHz帯におけるアクチュエータとマイクロ流体デバイス，流体の電気機械結合の等価回路モデルを構築し，一次元モデルでの解析を行った．このモデルを用いて，超音波振動子を固定方法する接着剤や，細胞を流す流路の寸法がデバイス全体の振動特性に与える影響を評価し，特に流路の寸法が大きな影響を持つことを確認した．また，超音波振動子から細胞のある流路に超音波が伝達するまでの音響伝播を，FEMを用いてシミュレーションした．(III)に関しては，昨年度構築した顕微鏡ステージ上で使用可能な細胞培養チャンバーを用いて，100 μmオーダーのサイズのスフェロイドを，数cmサイズの細胞パターンを作製後，数日間の細胞培養行うことに成功した．
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