バイオハイブリッドロボティクス創成に向けた3次元細胞アセンブリと筋組織形成

• 研究課題/領域番号: 26709013
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (80585878)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2014年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
• キーワード: バイオハイブリッド / 組織工学 / バイオMEMS / 磁気アルキメデス効果 / 細胞アセンブリ / バイオアクチュエータ / マイクロマシン / マイクロ・ナノデバイス / バイオＭＥＭＳ

研究成果の概要

生体と機械の融合による新た機械システム（バイオハイブリッドデバイス）の創成において，細胞を微小構造体上へ3次元的に配置する技術の開発が求められている．本研究では，磁気アルキメデス効果と呼ばれる磁性の相対性を利用し，細胞を磁場により3次元的にアセンブリする技術を確立した．特に，心筋細胞を用いて，収縮能を持った微小な心筋組織を微小構造体に直接構築することに成功した．

研究成果

• [雑誌論文] 逆転の発想で，細胞を磁場であやつる (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 96(39) ページ: 143-143
• [雑誌論文] 磁気を使って細胞を任意形状に配置 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 巻: 62 ページ: 35-41
• [雑誌論文] Contractile Performance and Controllability of Insect Muscle-Powered Bioactuator with Different Stimulation Strategies for Soft Robotics (2016)
  • 著者名/発表者名: 2.K. Uesugi, K. Shimizu, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 雑誌名: Soft Robotics 巻: 3 号: 1 ページ: 13-22
  • DOI: 10.1089/soro.2015.0014
  • 査読あり
• [学会発表] 疑似反磁性アセンブリによる微小構造体上への 直接的３次元心筋組織の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末永寿恵，杉原惇嗣，秋山佳丈
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
• [学会発表] 磁気アルキメデス効果を用いた磁気走査型細胞パターニング―3次元磁気走査システムの構築とその評価― (2017)
  • 著者名/発表者名: 菱田豊，秋山佳丈
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
• [学会発表] 疑似反磁性アセンブリにより構築した微小心筋組織の力学的特性の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末永寿恵，杉原惇嗣，堀江正信，秋山佳丈
  • 学会等名: 第69回日本生物工学会大会
• [学会発表] ラベルフリー磁気走査法による細胞パターニングの実証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菱田豊，秋山佳丈
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2017
• [学会発表] マイクロ流路内における疑似反磁性細胞パターニングに向けた基礎的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菱田豊，秋山佳丈
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第36回研究会
• [学会発表] Direct Bioactuator Formation on Microstructure by Quasi-diamagnetic Assembly (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Suenaga, J. Sugihara, M. Horie, Y. Akiyama
  • 学会等名: The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 骨格筋細胞ゲルのモデル化に向けた基礎的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠藤佑真，瀧澤秀世，秋山佳丈
  • 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
• [学会発表] 電磁石を利用した細胞凝集体のラベルフリー位置制御に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺彬生，秋山佳丈
  • 学会等名: 第17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 (SI2016)
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] Label-free Electromagnetic Spheroid Manipulation Based on the Magneto-Archimedes Effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, A. Watanabe
  • 学会等名: 27th 2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016)
  • 発表場所: Nagoya University (Nagoya)
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Cell viability in flash freezing method after cryopreservation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Shinose, A. Ueno, S. Yamaguchi, Y. Akiyama
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2016)
  • 発表場所: ANA Crowne Plaza (Kyoto)
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Direct muscle tissue formation between micropillars by label-free magnetic cell assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, J. Sugihara
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2016)
  • 発表場所: Dublin (Ireland)
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気アルキメデス効果を利用したラベルフリー細胞凝集 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: 細胞凝集研究会2016
  • 発表場所: 札幌ANAホテル（札幌市）
  • 年月日: 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] ラベルフリー磁気アセンブリによる3次元組織構築に向けた取り組み (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: 化学工学会 第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島市）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] バイオハイブリッドロボット創成に向けた3次元筋細胞凝集体の灌流培養 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉原惇嗣，秋山佳丈
  • 学会等名: 第55回 日本生体医工学会
  • 発表場所: 富山国際会議場・富山市民プラザ（富山市）
  • 年月日: 2016-04-26
• [学会発表] 閉鎖空間内における電磁石を利用した微小生体組織のラベルフリー磁気操作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺彬生，秋山佳丈
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第33回研究会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-04-25
• [学会発表] 磁気走査型細胞パターニングデバイス開発に向けた基礎的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈，柴田健吾，秋山義勝，大和雅之
  • 学会等名: 第15回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪市）
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] ラベルフリー磁気アセンブリによる細胞の2次元パターニング (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: 日本機械学会 第28回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] ラベルフリー磁気アセンブリによるバイオハイブリッドロボットの創成 -蛍光ビーズ凝集体の形状制御に関する検討- (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉原惇嗣，秋山佳丈
  • 学会等名: 第16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
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] Influence of Droplet Size to Cell Viability in Flash Freezing Method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shinose, A. Ueno, S. Yamaguchi, Y. Akiyama
  • 学会等名: 26th 2015 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-23
  • 国際学会
• [学会発表] Assessment of electromagnetic device for label-free magnetic cell assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama
  • 学会等名: International Conference on Biofabrication 2015
  • 発表場所: Utrecht (Netherlands)
  • 年月日: 2015-11-07
  • 国際学会
• [学会発表] 電磁石デバイスを用いたラベルフリー磁気アセンブリの均一性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺彬生, 秋山佳丈
  • 学会等名: 第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] バイオハイブリッドロボット創成に向けたマイクロピラー間への3次元筋細胞凝集体形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉原惇嗣，秋山佳丈
  • 学会等名: 第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] ラベルフリー磁気細胞アセンブリによる微小構造体上への直接的3次元組織構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: 日本機械学会 2015年度年次大会
  • 発表場所: 北海道大学（ 札幌市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 微細加工を利用したバイオハイブリッドロボティクスに向けた取り組み (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: バイオイオロボティクス特別講演会
  • 発表場所: 長野（信州大学繊維学部）
  • 年月日: 2015-02-23
  • 招待講演
• [学会発表] ラベルフリー磁気アセンブリによるバイオマイクロロボットの創成に向けて－3次元細胞アセンブリにおける高さ制御に関する検討－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈，杉原惇嗣
  • 学会等名: 第15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
  • 発表場所: 東京（東京ビックサイト）
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] マイクロ構造体へ3次元細胞アセンブリに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉原惇嗣，秋山佳丈
  • 学会等名: 信州ロボット研究会
  • 発表場所: 長野(信州大学工学部）
  • 年月日: 2014-10-23
• [学会発表] バイオと機械の融合に向けた取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈
  • 学会等名: 計測自動制御学会 中部支部シンポジウム2014
  • 発表場所: 長野（信州大学工学部）
  • 年月日: 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Three-dimensional Biofabrication toward Biohybrid Microdevices (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama
  • 学会等名: he 15th International Union of Materials Research Societies, International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
  • 発表場所: Fukuoka (Fukuoka University)
  • 年月日: 2014-08-23 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] ラベルフリー磁気アセンブリによるバイオマイクロロボットの創成－マイクロ構造体への3次元細胞アセンブリ－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋山佳丈，森島圭祐
  • 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2014
  • 発表場所: 富山（富山市総合体育館）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [備考] 筋肉で動くマイクロロボット
  • URL: http://biohybrid.chips.jp/?page_id=6
• [産業財産権] 三次元造形体及びその製造方法 (2017)
  • 発明者名: 秋山佳丈，鈴木大介，湊遙香
  • 権利者名: 信州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
• [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 (2015)
  • 発明者名: 秋山佳丈
  • 権利者名: 信州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-178107
  • 出願年月日: 2015-09-10