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Cell Pinballメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K18854
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

金子 真  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70224607)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード赤血球 / 回転運動 / 並進運動 / マイクロ・ナノデバイス / モデル化 / 細胞・組織
研究成果の概要

Cell Pinball現象は幅50μm、高さ4μmのマイクロ流路を用いて生理食塩水で薄めた赤血球を流したときに観察される。そこで直径6~8μm、中央部厚さ1μm、外周部厚さ2μmという赤血球独特な形状に解決のヒントが潜んでいると考え、可視化を試みたが、挙動に明快な結果がでるまでには至らなかった。塩分濃度が低い液体中にある赤血球の内圧増加に伴って、赤血球の形状が球状に近くなり、結果として赤血球がマイクロ流路上下面で同時に面接触し、流体力学的効果との連成によって回転トルクが生成され、回転しながら主流と直交方向に運動する力成分を作り出していると解釈するのが一番自然であるという考察に至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

体内の細胞の3分の1は赤血球である。心臓から出た赤血球は動脈を通じて毛細血管に到達し、付近の細胞に酸素を与え、それと引き換えに二酸化炭素を取り込み、肺で酸素と交換して再び心臓に戻ってくる。この赤血球に異常が起こると生命は維持できなくなってしまう。Cell Pinballは赤血球でしか起こらない現象で、低塩分濃度になったときに発生する。Cell Pinballが生体内で起こったという報告は未だないが、赤血球は生命維持に最も重要な細胞であるため、Cell Pinballがどのようなメカニズムの下で起こっているのかを明らかにすることは学術的にも社会的にも意義深いと考えている。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Heidelberg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National Chiao Tung University, Taiwan(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Deformation of a red blood cell in a narrow rectangular microchannel.2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeishi, Hiroaki Ito, Makoto Kaneko, Shigeo Wada.
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 3 ページ: 199-199

    • DOI

      10.3390/mi10030199

    • 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] On-chip density mixer enhanced by air chamber2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Takayama, Hiroki Miyashiro, Chia-Hung Dylan Tsai, Hiroaki Ito, Makoto Kaneko
    • 雑誌名

      Biomicrofluidics

      巻: 12 号: 4 ページ: 044108-044108

    • DOI

      10.1063/1.5033482

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Virtual vortex gear: Unique flow patterns driven by microfluidic inertia leading to pinpoint injection2018

    • 著者名/発表者名
      Tsai Chia-Hung Dylan、Takayama Toshio、Shimozyo Yuta、Akai Takayuki、Kaneko Makoto
    • 雑誌名

      Biomicrofluidics

      巻: 12 号: 3 ページ: 034114-034114

    • DOI

      10.1063/1.5031082

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Constrained Adherable Area of Nanotopographic Surfaces Promotes Cell Migration through the Regulation of Focal Adhesion via Focal Adhesion Kinase/Rac1 Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Lim Jiwon、Choi Andrew、Kim Hyung Woo、Yoon Hyungjun、Park Sang Min、Tsai Chia-Hung Dylan、Kaneko Makoto、Kim Dong Sung
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 17 ページ: 14331-14341

    • DOI

      10.1021/acsami.7b18954

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] LED-CT Scan for pH Distribution on a Cross-Section of Cell Culture Medium2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Higashino, Toshio Takayama, Hiroaki Ito, Mitsuhiro Horade, Yasutaka Yamaguchi, Chia-Hung Dylan Tsai, and Makoto Kaneko
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18(1) 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3390/s18010191

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] On-chip dynamic mechanical measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Naoki Takeishi, Atsushi Kirimoto, Misato Chimura, Tomohito Ohtani, Yasushi Sakata, Mitsuhiro Horade, Toshio Takayama, and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 32nd IEEE Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ON-CHIP SUPER HIGH SPEED MIXER2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Takayama, Naoya Hosokawa, Chia-Hung Dylan Tsai and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Push/Pull Inequality Based On-Chip Density Mixer with Active Enhancer2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Takayama, Mitsuhiro Horade, Chia-Hung Dylan Tsai and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep learning assisted analysis of multiple individual red blood cells in blood flow2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Akai, Hiroaki Ito and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatically optimized on-chip feedback manipulation toward clinical use2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Yakuya Komiya, Mitsuhiro Horade, Toshio Takayama, and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of micromanipulator with semiconductor strain gauge that can be used in solution for cell characteristics measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Horade, Osamu Tabata, Hiroaki Ito, Toshio Takayama, Chia-Hung Dylan Tsai and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibation based virtual vortex gear2018

    • 著者名/発表者名
      H. Miyashiro, T. Takayama, Chia-Hung Dylan Tsai and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 31st Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of both viscous and elastic constants of a red blood cell in a microchannel2018

    • 著者名/発表者名
      A. Kirimoto, H. Ito C. D. Tsai and M. Kaneko
    • 学会等名
      The 31st Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D pH Measurement For Cell Culture using CT Scan2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Higashino, Toshio Takayama, Hiroaki Ito, Mitsuhiro Horade, Chia-Hung Dylan Tsai and Makoto Kaneko
    • 学会等名
      28th 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science(MHS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ライトトレイル法を用いた PDMS マイクロ流路ゲイン特性の推定2017

    • 著者名/発表者名
      細川 直哉、寺村 薫、 溝上 浩司、高山 俊男、蔡 佳宏、 金子 真
    • 学会等名
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] センサを用いない赤血球のヤング率推定2017

    • 著者名/発表者名
      桐本 淳司、伊藤 弘明、高山 俊男、金子 真
    • 学会等名
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PDMS マイクロ流路の硬さは伝達特性にどう影響を与えるか?2017

    • 著者名/発表者名
      寺村 薫、細川 直哉、高山 俊男、 溝上 浩司、蔡 佳宏、 金子 真
    • 学会等名
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] BioQuant Special Seminar

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2018 Int. Workshop on Bio/Medical/Cognitive Science--Current and Future Direction--2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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