単一珪藻のダイナミックインピーダンスセンシング

• 研究課題/領域番号: 24760204
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 川原 知洋 九州工業大学, 若手研究者フロンティア研究アカデミー, 准教授 (20575162)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: マイクロマシン / 微生物 / 計測工学 / 生物・生体工学

研究概要

本研究では，マイクロ流体チップ内において，単一珪藻に対して力計測機構を有するマイクロロボットによって力学的な刺激を加え，その時の珪藻の刺激応答特性を定量評価することを試みた．まず，珪藻にダイナミックな刺激を与えるために，ロボット自体に微細加工を施すことで流体抵抗を大幅に低減させ，100 Hzの駆動周波数を実現した．また，ロボットの微細構造が破損しないようにチップ内に封入する方法を新たに提案し，実際にチップを作製することでその有用性を示した．最終的には，開発したマイクロロボットを用いて単一の珪藻を刺激することに成功し，刺激量（印加力）と珪藻内の葉緑体の移動との関係性を明らかにすることに成功した．

研究成果

• [雑誌論文] On-Chip Microrobot for Investigating the Response of Aquatic Microorganisms to Mechanical Stimulation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, M. Sugita, M. Hagiwara, F. Arai, H. Kawano, I. Shihira-Ishikawa, and A. Miyawaki
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: Vol.13, No.6 ページ: 1070-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Speed Magnetic Microrobot Actuation in a Microfluidic Chip by Fine V-Groove Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, T. Kawahara, T. Iijima, and F. Arai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Robotics 巻: Vol.29, No.2 ページ: 363-372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Streamline Generation by Mechanical Oscillation in a Microfluidic Chip for Noncontact Cell Manipulations (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, T. Kawahara, and F. Arai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters, (The Best Papers of 2012に選定) 巻: Vol. 101
• [雑誌論文] 微細V溝パターンによる磁気駆動マイクロロボットのオンチップ高速駆動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩原将也,川原知洋,飯島徹,新井史人
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.30, No.7-8 ページ: 727-734
  • NAID: 10031028484
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微細V溝パターンによる磁気駆動マイクロロボットのオンチップ高速駆動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩原将也，川原知洋，飯島徹，新井史人
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 30 号: 7 ページ: 727-734
  • DOI: 10.7210/jrsj.30.727
  • NAID: 10031028484
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Streamline Generation by Mechanical Oscillation in a Microfluidic Chip for Noncontact Cell Manipulations (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, T. Kawahara, and F. Arai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 7 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1063/1.4746247
  • 査読あり
• [学会発表] On-Chip Microrobot for Investigation of Stimulant Property of Aquatic Microorganisms (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, F. Arai, H. Kawano, I. Shihira-Ishikawa, and A. Miyawaki
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
  • 発表場所: Noyori Conference Hall (Nagoya, Japan)
  • 年月日: 2013-11-11
• [学会発表] Smooth Enucleation of Bovine Oocyte by Microrobot with Local Flow Speed Control in Microchannel (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Feng, M. Hagiwara, A. Ichikawa, T. Kawahara, and F. Arai
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Hotel Tivoli Marina Vilamoura (Algarve, Portugal)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] On-chip Smooth Enucleation by Hydraulic Force Control Using Magnetically Driven Microtool (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Feng, M. Hagiwara, A. Ichikawa, T. Kawahara, and F. Arai
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'12
  • 発表場所: アクトシティ浜松(浜松市)
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] On-Chip Manipulation and Sensing of Microorganisms by Magnetically Driven Microtools with Force Sensing Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, M. Sugita, M. Hagiwara, Y. Yamanishi, F. Arai, H. Kawano, I. Shihira-Ishikawa, and A. Miyawaki
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: River Centre (Saint Paul, USA)
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] High Speed Microrobot Actuation in a Microfluidic Chip by Levitated Structure with Riblet Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, T. Kawahara, T. Iijima, Y. Yamanishi, and F. Arai
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: River Centre (Saint Paul, USA)
  • 年月日: 2012-05-16
• [学会発表] On-Chip Microrobot for Investigation of Stimulant Property of Aquatic Microorganisms
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, F. Arai, H. Kawano, I. Shihira-Ishikawa, and A. Miyawaki
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] High Speed Microrobot Actuation in a Microfluidic Chip by Levitated Structure with Riblet Surface
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, T. Kawahara, T. Iijima, Y. Yamanishi, and F. Arai
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: River Centre (Saint Paul)
• [学会発表] On-Chip Manipulation and Sensing of Microorganisms by Magnetically Driven Microtools with Force Sensing Structure
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, M. Sugita, M. Hagiwara, Y. Yamanishi, F. Arai, H. Kawano, I. Shihira-Ishikawa, A. Miyawaki
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: River Centre (Saint Paul)
• [学会発表] On-chip Smooth Enucleation by Hydraulic Force ControlUsing Magnetically Driven Microtool
  • 著者名/発表者名: L. Feng, M. Hagiwara, A. Ichikawa, T. Kawahara, and F. Arai
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会’12
  • 発表場所: アクトシティ浜松（浜松市）
• [学会発表] Smooth Enucleation of Bovine Oocyte by Microrobot with Local Flow Speed Control in Microchannel
  • 著者名/発表者名: L. Feng, M. Hagiwara, A. Ichikawa, T. Kawahara, and F. Arai
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Hotel Tivoli Marina Vilamoura (Algarve)
• [図書] Micro-Nano Robtics and Mechatronics for Biomedical Applications, T. Fukuda, T. Niimi and G. Obinata (Eds.), Micro-Nano Mechatronics–New Trends in Material, Measurement, Control, Manufacturing and Their Applications in Biomedical Engineering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara and F. Arai
  • 出版者: InTech
• [図書] Micro-Nano Mechatronics- New Trends in Material, Measurement, Control, Manufacturing and Their Applications in Biomedical Engineering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawahara, F. Arai, et al.
  • 総ページ数: 372
  • 出版者: InTech
• [備考]
  • URL: http://www.lsse.kyutech.ac.jp/~kawahara
• [備考]
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/ttacademy/
• [備考] 九州工業大学川原研究室
  • URL: http://www.lsse.kyutech.ac.jp/~kawahara/
• [備考] 九州工業大学若手研究者フロンティア研究アカデミー
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/ttacademy/
• [備考] 九州工業大学川原研究室
  • URL: http://www.lsse.kyutech.ac.jp/~kawahara/
• [備考] 九州工業大学若手研究者フロンティア研究アカデミー
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/ttacademy/