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2015 年度 実績報告書

超高速操作による細胞計測と自律誘導モニタリング

計画研究

研究領域超高速バイオアセンブラ
研究課題/領域番号 23106002
研究機関名古屋大学

研究代表者

新井 史人  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90221051)

研究分担者 川原 知洋  九州工業大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (20575162)
丸山 央峰  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60377843)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 超精密計測 / マイクロマシン / バイオ関連機器 / 細胞・組織
研究実績の概要

A.細胞のマルチパラメータ計測と評価
フロー式細胞マルチパラメータ計測技術を改良するため,マイクロ流体チップの接合面精度を上げることで接合技術を改良した.水漏れや圧力変動を抑制する効果が確認できた.また,ドライエッチングの加工条件を見なおして,プローブの加工精度を改善し,計測の安定性が向上できた.次に,マイクロ流体チップ内の可動部と支持体の剛性を適切に設計して,力計測時の動作を安定させた.さらに,力センサのキャリブレーション方式を見直し,位置計測方法を改良して計測精度を向上した.また,A01の金子ら,B01の武部ら,B01の小島らと共同で,細胞やスフェロイドの硬さ指標を評価した.対象物の硬さ計測指標を定義して評価する方式を提案し,データベースにまとめた.次にフロー式細胞マルチパラメータ計測のための力計測キャリブレーションを行った.また,スフェロイドの形成条件を変えて特性評価を行った.細胞間の結合の影響が硬さ計測結果に反映されることを確認した.
B.細胞と環境の相互作用の解析
特定細胞の高速分離が可能なシステムを構築した.オープンチップ方式によって,細胞や膵島を超高速に分離することに成功した.また,分離した細胞からアセンブリ体を構築してリアルタイム観察するシステムを構築した.細胞の培養環境制御として,細胞アッセイと自律誘導制御のための細胞培養・計測環境を整備し,力学的刺激と細胞と環境の相互作用を計測・評価した.さらに,血管組織の潅流培養システムを用いて,体内を模倣した周期的な機械刺激を通して弾性線維の組織形成機序の評価を行った.また,A03の鈴木らと共同で,マイクロ流体チップ内にpH,温度,カルシウムの局所計測センサアレイを構築し,これにリン酸オクタカルシウム(OCP)を導入して,環境相互作用を経時的に計測した.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] On-Chip Method to Measure Mechanical Characteristics of a Single Cell by Using Moiré Fringe2015

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Sugiura, Shinya Sakuma, Makoto Kaneko, Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 6(6) ページ: 660-673

    • DOI

      doi:10.3390/mi6060660

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Stiffness-Index Map Based on Single Cell-Spheroid Analysis Using Robot Integrated Microfluidic Chip2016

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Ito, Shinya Sakuma, Masaki Kimura, Takanori Takebe, Makoto Kaneko, Fumihito Arai
    • 学会等名
      29th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2016)
    • 発表場所
      上海,中国
    • 年月日
      2016-01-27
    • 国際学会
  • [学会発表] 多層構造を有する水晶振動子荷重センサを用いた細胞凝集体力計測2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤彩夏,佐久間臣耶,室崎裕一,小島伸彦,田尾文哉,新井史人
    • 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
    • 年月日
      2015-12-14
  • [学会発表] ロボット統合型マイクロ流体チップによるスフェロイドの硬さ指標マッピング2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤啓太郎,佐久間臣耶,木村昌樹,武部貴則,金子真,新井史人
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第32回研究会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] 細胞の機械的特性計測を目的とした高精度オンチップ力センシング2015

    • 著者名/発表者名
      杉浦広峻,佐久間臣耶,金子真,新井史人
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第32回研究会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] 高感度・高剛性水晶振動子荷重センサによるスフェロイド硬さ指標評価2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤彩夏,佐久間臣耶,室崎裕一,小島伸彦,田尾文哉,新井史人
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第32回研究会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] A method to measure displacement of microscale structures with high resolution and large stroke for cellular characterization2015

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Sugiura, Shinya Sakuma, Makoto Kaneko, Fumihito Arai
    • 学会等名
      25th International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Cellular force measurement by load sensor2015

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Sato, Shinya Sakuma, Kou Nakahara, Yuichi Murozaki, Fumihito Arai
    • 学会等名
      25th International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Characterization of Floating Cell using Whole Chip Deformation Mechanism2015

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Ito, Shinya Sakuma, Makoto Kaneko, Fumihito Arai
    • 学会等名
      25th International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] On-chip monitoring of the megakaryocyte in shear flow environment2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Tashiro, Shinya Sakuma, Keitaro Ito, Sou Nakamura, Koji Eto, Toshio Fukuda, Fumihito Arai
    • 学会等名
      25th International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Characterization of A Single Cell Using V-Beam Interface Employed On-Chip Probe2015

    • 著者名/発表者名
      Shinya Sakuma, Keitaro Ito, Makoto Kaneko, and Fumihito Arai
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2015)
    • 発表場所
      慶州市,韓国
    • 年月日
      2015-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] オンチップ細胞計測系における高精度かつワイドレンジな機械特性計測手法の提案2015

    • 著者名/発表者名
      杉浦広峻,佐久間臣耶,金子真,新井史人
    • 学会等名
      日本ロボット学会第33回学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-04
  • [学会発表] On-chip Measurement of Cellular Mechanical Properties Using Moiré Fringe2015

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Sugiura, Shinya Sakuma, Makoto Kaneko and Fumihito Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      シアトル,アメリカ
    • 年月日
      2015-05-28
    • 国際学会
  • [学会発表] V-Beam 型変位拡大機構を用いたオンチッププローブ2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤啓太郎,佐久間臣耶,金子真,新井史人
    • 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 (ROBOMECH2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-18
  • [学会発表] 振動型幅可変マイクロチャネルによる細胞の機械的特徴量の指標化2015

    • 著者名/発表者名
      佐久間臣耶,伊藤啓太郎,金子真,新井史人
    • 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 (ROBOMECH2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-18
  • [学会発表] ロボット統合型マイクロ流体チップを用いた細胞の機械特性計測2015

    • 著者名/発表者名
      杉浦広峻,佐久間臣耶,金子真,新井史人
    • 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 (ROBOMECH2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-18
  • [学会発表] 高感度超小型水晶センサの作製2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤彩夏,佐久間臣耶,中原康,室崎裕一,新井史人
    • 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 (ROBOMECH2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-18
  • [備考] 名古屋大学大学院 新井研究室

    • URL

      http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/research/research.html

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公開日: 2017-01-06  

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