| 研究課題/領域番号 |
19H02093
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
新井 健生 電気通信大学, 脳・医工学研究センター, 客員教授 (90301275)
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| 研究分担者 |
小嶋 勝 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (00533647)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | マニピュレーション / 微小対象 / 旋回流 / インジェクション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
液体内における微小生体対象の非接触６自由度マニピュレーションを実現し，その原理の解明と限界値を究明し，応用を示す．駆動原理は，微小旋回流が生ずる回転運動と並進運動に基づく．微小旋回流は高速回転する針状棒を駆動源として生成される．6自由度の運動は，この単一旋回流を複数組み合わせて生ずる複合旋回流による方法と，単一駆動源の方向を直接制御して多様な回転や並進を生成する方法の二者を提案する．駆動源の回転速度や振幅等が微小対象の運動に及ぼす影響を実験と理論より解析し，非接触マニピュレーションのダイナミックスを解明する．単一細胞の高速高精度位置決め制御と，スフェロイド３Ｄモデル構築の応用に資する．
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| 研究成果の概要 |
微小生体の6自由度非接触マニピュレーションについて，その駆動手法の提案と駆動原理の解明，高精度マニピュレーションの実現とバイオ分野への応用を目標として次の研究成果を得た．①旋回流による微小対象物の運動原理とダイナミクスを理論と実験により明らかにした．②微小旋回流を発生させる3つの方法を提案し，その駆動原理と制御法を明らかにした．③細胞を含む様々な大きさの微小生体を非接触で操作できることを示した．④NIH3T3細胞スフェロイドを回転し，様々な角度から撮像して精緻な3次元モデルを作成した．⑤Hela細胞を回転し，8方向からの剛性計測を行ない，細胞剛性の方向依存性が無いことを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大きさが数μmから数百μmの微小生体対象物を扱い，物理的接触と生体への有害な影響を極力排除して，その6自由度操作を液中で実現する新規な方法論を開拓した．理論と実験から駆動の原理を明らかにし，可動対象物の範囲や速度の限界値，制御の方法論などを示した．（学術的意義）
HELA，NIH3T3など生体を構成する数十μm以下の通常細胞や，各種卵細胞，非球体の植物花粉など数百μｍまでの大型細胞や生物対象の回転と移動を実現し，対象物の精密観察やインジェクション作業に有用な位置決め操作等のマニピュレーションを実証した．これらの成果によりバイオ並びに医学分野での広い応用可能性を立証した．（社会的意義）
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