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超音波技術を基盤としたシーケンシャル細胞培養システム

研究課題

研究課題/領域番号 16H04259
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

竹村 研治郎  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90348821)

研究協力者 フレンド ジェームズ  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワード細胞培養 / 自動培養 / 超音波 / 細胞組織生成 / 超音波振動 / 細胞パターニング / 細胞塊 / 細胞シート / 細胞・組織 / 再生医学 / 細胞培養器 / 共振 / 再生医療
研究成果の概要

再生医療などの細胞療法において細胞培養技術は重要な基盤技術である.本研究では,超音波技術を用いて自動細胞培養システムの基盤技術を確立することを目的とした.
はじめに,培養ディッシュに対して超音波振動を付与することによって底面に接着した細胞をタンパク質分解酵素を用いることなく剥離できることを明らかにした.つぎに,超音波ポンピングを応用して,振動する培養面の上方からガラス管を近接させることによって培養ディッシュ内の細胞懸濁液を回収する手法を確立した.さらに,培養ディッシュに対して,適切な振幅分布を持つ超音波を付与することによって,細胞をパターニングする技術を確立した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生医療をはじめとして,培養細胞を用いた治療法が国内外で注目を集めている.我が国では世界に先駆けてiPS細胞を用いた臨床試験が実施されるなど,新たな医療産業としての期待も高い.本研究はこれらの治療において重要な役割を果たす細胞培養の自動化に関するものである.細胞の培養,剥離,回収といった一連の操作を全て超音波アクチュエーション技術で達成したことにより,従来,その多くを手作業に頼っていた細胞培養過程の自動化の基盤技術が確立され,医療・研究機関の規模の大小に関わらず細胞培養が容易となったことで臨床試験後の再生医療の普及に貢献する意義は大きい.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 14件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (7件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] University of California, San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Yonsei University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of Large Scaffold-Free 3-D Aggregates in a Cell Culture Dish by Ultrasound Standing Wave Trapping2019

    • 著者名/発表者名
      Nakao Misa、Imashiro Chikahiro、Kuribara Taiki、Kurashina Yuta、Totani Kiichiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine & Biology

      巻: 45 号: 5 ページ: 1306-1315

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2019.01.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell Patterning Method on a Clinically Ubiquitous Culture Dish Using Acoustic Pressure Generated From Resonance Vibration of a Disk-Shaped Ultrasonic Transducer2019

    • 著者名/発表者名
      Imashiro Chikahiro、Kurashina Yuta、Kuribara Taiki、Hirano Makoto、Totani Kiichiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 66 号: 1 ページ: 111-118

    • DOI

      10.1109/tbme.2018.2835834

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Method for Collecting Single Cell Suspensions Using an Ultrasonic Pump2018

    • 著者名/発表者名
      Nakao Misa、Kurashina Yuta、Imashiro Chikahiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 65 号: 1 ページ: 224-231

    • DOI

      10.1109/tbme.2017.2699291

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzyme-free cell detachment mediated by resonance vibration with temperature modulation2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina, Makoto Hirano, Chikahiro Imashiro, Kiichiro Totani, Jun Komotori, Kenjiro Takemura
    • 雑誌名

      Biotechnology and Bioengineering

      巻: 114 号: 10 ページ: 2279-2288

    • DOI

      10.1002/bit.26361

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell agglomeration in a 24-well plate using acoustic streaming2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina, Kenjiro Takemura and James Friend
    • 雑誌名

      Lab Chip

      巻: 17 号: 5 ページ: 876-886

    • DOI

      10.1039/c6lc01310d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient subculture process for adherent cells by selective collection using cultivation substrate vibration2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina, Kenjiro Takemura, James Friend, Shogo Miyata, Jun Komotori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 64 ページ: 580-587

    • DOI

      10.1109/tbme.2016.2567647

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell Patterning Method Using Resonance Vibration of a Metallic Cell Cultivation Substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro, Yuta Kurashina, Kenjiro Takemura
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 5 号: 0 ページ: 142-148

    • DOI

      10.14326/abe.5.142

    • NAID

      130005435796

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cell sheet fabrication by Langevin piezoelectric transducer having homogeneous thickness vibration mode2018

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro
    • 学会等名
      EMBS Micro and Nanotechnology in Medicine Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of cell culture method using ultrasonic atomization2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fukuma
    • 学会等名
      EMBS Micro and Nanotechnology in Medicine Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Detachment using guided surface acoustic waves2018

    • 著者名/発表者名
      Jiyang Mei
    • 学会等名
      2018 IEEE International Ultrasonic Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Homogenizing Cell Seeding Density on Cell Culture Surface by using Ekman Transport2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fukuma
    • 学会等名
      The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Suspension Culture using Acoustic Flow2018

    • 著者名/発表者名
      Genichiro Fujii
    • 学会等名
      The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective Cell Elimination Mediated by Ultrasonic Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Inui
    • 学会等名
      The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞培養ディッシュ内の定在波を用いたスキャフォールドフリー三次元細胞組織の生成2018

    • 著者名/発表者名
      中尾美紗
    • 学会等名
      第16回 日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 音響放射圧を用いた細胞回収ポンプによる単一細胞の選択的回収2017

    • 著者名/発表者名
      今城哉裕
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ホーン付きランジュバン型振動子を用いた接着性細胞の選択的除去2017

    • 著者名/発表者名
      乾拓未
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Acoustic Cell Trapping to Rapidly Generate Three-dimensional Large Tissues2017

    • 著者名/発表者名
      Misa Nakao
    • 学会等名
      TERMIS-AM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detaching cells from cultivation flask using acoustic radiation pressure induced by Langevin transducer2017

    • 著者名/発表者名
      Hanako Tauchi
    • 学会等名
      Acoustofluidics 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acoustic Radiation Pressure Detaches Myoblast from Culture Substrate by Assistance of Serum-free Medium2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina
    • 学会等名
      19th International Conference on Ultrasonics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Cell Sorter Driven by Resonance Vibration of Cell Culture Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Misa Nakao
    • 学会等名
      19th International Conference on Ultrasonics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DLC成膜ディッシュ上に接着したCHO細胞の音響放射圧による剥離2017

    • 著者名/発表者名
      倉科佑太
    • 学会等名
      日本機械学会Dynamics and Design Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Viability of Myoblasts Manipulated by Resonance Vibration of a Disk-shaped Transducer with a Single Nodal Circle2016

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro
    • 学会等名
      EMBS Micro and Nanotechnology in Medicine Conference
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Method to Generate 3D Cell Tissue using Acoustic Streaming2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Terao
    • 学会等名
      EMBS Micro and Nanotechnology in Medicine Conference
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selectively Detaching Highly Proliferative Cells using Temperature Modulation and Resonance Vibration of Cultivation Substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina
    • 学会等名
      2016 IEEE International Ultrasonic Symposium
    • 発表場所
      Tours (France)
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipulation of Myoblasts in Cell Cultivation Dish Using Resonance Vibration of Disk with a Single Nodal Circle2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina
    • 学会等名
      2016 IEEE International Ultrasonic Symposium
    • 発表場所
      Tours (France)
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell patterning method using resonance vibration of metallic cell cultivation substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム
    • 発表場所
      旭川市大雪クリスタルホール(北海道・旭川市)
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 音響放射圧を用いたポンピングシステムによるウサギ由来角膜細胞の回収2016

    • 著者名/発表者名
      中尾美紗
    • 学会等名
      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2016
    • 発表場所
      山口大学(山口県・宇部市)
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 動物細胞培養・自動化におけるトラブル発生原因と対策(第5章第6節 細胞培養基材の共振を用いた効率的細胞培養方法)2017

    • 著者名/発表者名
      倉科佑太、竹村研治郎
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046841
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 動物細胞培養・自動化におけるトラブル発生原因と対策(第7章第7節 超音波振動を用いた細胞培養技術)2017

    • 著者名/発表者名
      倉科佑太、竹村研治郎
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046841
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] http://www.takemura.mech.keio.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞生産方法及び細胞生産装置2018

    • 発明者名
      今城哉裕、倉科佑太、竹村研治郎
    • 権利者名
      今城哉裕、倉科佑太、竹村研治郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞処理装置及び細胞処理方法2018

    • 発明者名
      福間優希、今城哉裕、竹村研治郎、倉科佑太
    • 権利者名
      福間優希、今城哉裕、竹村研治郎、倉科佑太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-230363
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞培養装置、細胞培養方法及びプログラム2018

    • 発明者名
      高原修、小出来一秀、守川彰、東哲史、竹村研治郎
    • 権利者名
      高原修、小出来一秀、守川彰、東哲史、竹村研治郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 攪拌装置、細胞培養装置及び攪拌方法2018

    • 発明者名
      高原修、小出来一秀、守川彰、東哲史、竹村研治郎
    • 権利者名
      高原修、小出来一秀、守川彰、東哲史、竹村研治郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-072314
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞生産方法及び細胞生産装置2017

    • 発明者名
      倉科佑太,今城哉裕,竹村研治郎,平塚傑工,中森秀樹
    • 権利者名
      倉科佑太,今城哉裕,竹村研治郎,平塚傑工,中森秀樹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-153717
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法2016

    • 発明者名
      今城哉裕,倉科佑太,竹村研治郎,寺尾優佑
    • 権利者名
      今城哉裕,倉科佑太,竹村研治郎,寺尾優佑
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-182241
    • 出願年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞処理装置及び細胞処理方法2016

    • 発明者名
      寺尾優佑,倉科佑太,竹村研治郎,福田恵一,藤田淳,遠山周吾
    • 権利者名
      寺尾優佑,倉科佑太,竹村研治郎,福田恵一,藤田淳,遠山周吾
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-252754
    • 出願年月日
      2016-12-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-20  

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