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
| Project/Area Number |
23K22725
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| Project/Area Number (Other) |
22H01454 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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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) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
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| Keywords | 微細操作 / 細胞操作 / マイクロ流体 / MEMS / 振動誘起流れ / マイクロロボティクス / 細胞組織構築 / バイオアセンブラ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，機械振動と流体の相互作用を利用して，1 Hz～1 MHzの振動をマイクロ流体デバイスに印加することにより，様々なサイズの物体を操作する技術の実現を目指す．
まず，1 kHz～1 MHzの振動を印加可能な，ワイドレンジ周波数機械振動印加システムの構築を行い，それぞれの周波数帯における機械振動－流体相互作用を実験的・理論的に解析する．また，構築したシステム上で使用可能な細胞培養チャンバーを作製し，細胞を培養しながら操作を行えるシステムを構築する．最終的には，構築したシステムを用いて細胞を対象に操作を行い，様々なサイズや形状の細胞パターンの作製を目指す．
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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ている．
(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
2023年度は，まず(I)についてのシステムの試作を行い，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．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理論モデルを構築し，一次元モデルでの解析を行い，固定方法を変えた際の影響を確認した．また実際のデバイス形状に近い形状での振動の影響を評価するためにFEMを用いたシミュレーションに着手した．(III)に関しては，自作の細胞培養チャンバーを用いて，振動印加用のアクチュエータを搭載した状態での数日間の細胞培養を可能とし，細胞パターンを作製後，数日間培養することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイルストーン(I) (II) (III)それぞれに関して，当初の予定通りに進捗しているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
ほぼ予定通りに進捗しているため，引き続き計画通りに研究を遂行する．2024年度は，細胞を用いたパターンの培養を行うとともに，理論的解析とシステムの改良を進め，様々なパターン生成に取り組む予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(32 results)
