| Project/Area Number |
21K18704
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University (2022)
Meijo University (2021) |
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Principal Investigator |
Fukuda Toshio 名古屋大学, 未来社会創造機構, 客員教授 (70156785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 大 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20713374)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| 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 / 機能的電気刺激 / 神経-筋結合部 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、申請者らが有するマイクロ・ナノメカトロニクス技術を用いて、生体外にて骨格筋と神経細胞との接合部を複数箇所作製し、神経-筋接合システムを創製することで、生体と同様の筋収縮制御システムを生体外にて構築し、アクチュエータとしての応用を目指す。生体内で行われている運動単位毎の神経刺激、筋収縮を生体外にて作製した培養筋に対して行い、その駆動を制御可能にすることで、生体と同等の筋力、持続力を有する骨格筋アクチュエータを生体外にて実現する基盤を構築すると共に、微細加工技術を用いた神経-筋接合部の生体外での構築方法について新たな知見を得ることを目指す。
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| 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.
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| 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。
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