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2015 年度 実績報告書

超高速微細操作技術を用いた3次元細胞システム構築

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 23106005
研究機関大阪大学

研究代表者

新井 健生  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90301275)

研究分担者 小嶋 勝  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00533647)
前 泰志  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50304027)
大原 賢一  名城大学, 理工学部, 准教授 (50517886)
吉川 洋史  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50551173)
松井 裕史  筑波大学, 医学医療系, 講師 (70272200)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワードマイクロマニピュレーション / 高速3次元計測 / 3次元細胞システムパーツ / 3次元細胞システム / in vitro活性
研究実績の概要

in vitroにおける活性化する3次元細胞システムの構築プロトコルの確立を目指し,本研究では,大きく次の3つの課題を設定して推進した.1.マイクロ流体チップを用いたロボットアームによる3次元細胞システムの生成,2.可変モールドを用いた任意形状3次元細胞パーツの生成及び組み立て,3.高速細胞システム構築技術の開発.本年度は,これまでに確立してきた各課題における生成法の精緻化,方法論の確立を進めると共に細胞を用いた組織構築への適用を行うことを目的とした.
【マイクロ流体チップを用いたロボットアームによる3次元細胞システム生成】マイクロ流体チップを用いた新たな管状細胞パーツ構築法を提案し,その場かん流培養可能な管状構造の構築に成功した.さらに,ロボットアームを組み合わせることによって,自動的に3次元細胞システムを生成するためのシステム設計を行い,肝臓の構造の構築が可能な精度での細胞内包ハイドロゲルファイバの配置に成功した。
【任意形状3次元細胞パーツの生成】マイクロヒータアレイを用いた新規可変モールドシステムを開発し,細胞パーツ形成に応用した.また,マイクロヒータアレイを実装したロボットアームとハイドロゲルと組み合わせることで,複数の細胞パーツの配置法を確立し,任意形状の3次元細胞パーツの構築手法の検証を行った.
【3次元細胞システムの高速構築技術の開発】in vitro環境で活性化する3次元細胞システムの構築において,マイクロハンドの高速動作及び制御手法,3次元細胞パーツと3次元細胞システムの高速検出アルゴリズム,顕微鏡システムのユーザインタフェースを開発し,3次元細胞システムの組み立てへの応用可能性を検証した.

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

    (38件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 15件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of Heidelberg(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Heidelberg
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Cancer Cell Adhesion to Self-Assembled Monolayer-Patterned Substrates by Reflection Interference Contrast Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      4)T. Matsuzaki, K. Ito, K. Masuda, E. Kakinuma, R. Sakamoto, K. Iketaki, H. Yamamoto, M. Suganuma, N. Kobayashi, S. Nakabayashi, T. Tanii, H. Y. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 120 ページ: 1221-1227

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b11870

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reactive oxygen species induced by non-steroidal anti-inflammatory drugs enhance the effects of photodynamic therapy in gastric cancer cells2016

    • 著者名/発表者名
      5)Hiromu Ito, Hirofumi Matsui, Aki Hirayama, Hiroko P. Indo, Hideyuki J. Majima and Ichinosuke Hyodo
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition

      巻: 58 ページ: 1-6

    • DOI

      10.3164/jcbn.15-124

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tracking mechanical and morphological dynamics of regenerating Hydra tissue fragments using a two fingered micro-robotic hand2016

    • 著者名/発表者名
      M. Veschgini, F. Gebert, N. Khangai, H. Ito, R. Suzuki, T. W. Holstein, Y. Mae, T. Arai, and M. Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 ページ: 103702 1-4

    • DOI

      10.1063/1.4943402

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of an optimum end-effector with a nano-scale uneven surface for non-adhesion cell manipulation using a micro-manipulator2015

    • 著者名/発表者名
      1)M Horade, M Kojima, K Kamiyama, T Kurata, Y Mae and T Arai
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 25 ページ: 115002-115010

    • DOI

      10.1088/0960-1317/25/11/115002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Piezo-actuated parallel mechanism for biological cell release at high speed2015

    • 著者名/発表者名
      2)Ebubekir Avci, Takayuki Hattori, Kazuto Kamiyama, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      Biomedical Microdevices

      巻: 17 ページ: 98

    • DOI

      10.1007/s10544-015-0001-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bacterial sheet-powered rotation of a micro-object2015

    • 著者名/発表者名
      3)Masaru Kojima, Tatsuya Miyamoto, Masahiro Nakajima, Michio Homma, Tatsuo Arai, Toshio Fukuda
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 222 ページ: 1220-1225

    • DOI

      10.1016/j.snb.2015.07.071

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mechanical Manipulation of Adherent Cells by Photodegradable Hydrogel2015

    • 著者名/発表者名
      15.K. Iketaki, F. Yanagawa, R. Kawamura, S. Nakabayashi, T. Takagi, S. Sugiura, T. Kanamori, H. Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center etc., Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Mechanically Patterned Hydrogel for Directing Organ Bud Self-Formation2015

    • 著者名/発表者名
      16.Y. Shimokawa, H. Koike, T. Matsuzaki, M. Enomura, M. Kimura, S. Nakabayashi, H. Nakauchi, H. Taniguchi, T. Takebe, H. Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center etc., Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated Construction System for Cellular Tissue Based on Laminar Flow Fibers2015

    • 著者名/発表者名
      11.Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Akira Fukushima, Kenichi Ohara, Shinji Sakai, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-11-23 – 2015-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High Speed Measurement System for Cell-Scaffold Interaction2015

    • 著者名/発表者名
      12.Yu Hirano, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-11-23 – 2015-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic stage construction for the support of micro object grasping2015

    • 著者名/発表者名
      13.Kotaro Yamamoto, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi MAE, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-11-23 – 2015-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on cell manipulation method with high‐accuracy three-dimentional positioning using a manipulator2015

    • 著者名/発表者名
      7.Mitsuhiro Horade, Tomoyuki Kurata, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Hwabaek International Convention Center (HICO), Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of novel micro fluidic system without Channels and wells for trapping-and-releasing of micro-objects2015

    • 著者名/発表者名
      8.Mitsuhiro Horade, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Hwabaek International Convention Center (HICO), Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 4D Mciro-structure assembling method by micro-heater array device2015

    • 著者名/発表者名
      9.Suguru Takata, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Hwabaek International Convention Center (HICO), Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of gripper on-board micro-heater and force sensor for high-accuracy micro-manipulation2015

    • 著者名/発表者名
      10.Mitsuhiro Horade, Tomoyuki Kurata, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Hwabaek International Convention Center (HICO), Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Swirl Flow by Needle Vibration for Micro Manipulation2015

    • 著者名/発表者名
      4.Takayuki Hattori, Kazuto Kamiyama, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Congress Center Hamburg (CCH), Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of thermos responsive gel coated end effector for micro manipulation2015

    • 著者名/発表者名
      5.Hideaki Saijo, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Congress Center Hamburg (CCH), Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Releasing and Accurate Placing of Adhered Micro-Objects using High Speed motion of End Effector2015

    • 著者名/発表者名
      6.Eunhye Kim, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Congress Center Hamburg (CCH), Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Studies of Cell-Substrate Mechanical Interactions for the Regulation of Cell Migration and Tissue Formation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      nternational symposium of Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
    • 発表場所
      iCeMS, Kyoto
    • 年月日
      2015-09-23 – 2015-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] ハイドロゲルファイバを用いた組織様構造の構築2015

    • 著者名/発表者名
      嶋勝(阪大)福島英(阪大)洞出光洋(阪大)大原賢一(名城大)神山和人(阪大)前泰志(阪大)新井健生(阪大)
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス, 東京都足立区
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] 表面凹凸処理により接触面積を低減した細胞付着防止マニピュレータ2015

    • 著者名/発表者名
      洞出光洋(大阪大学) 小嶋勝(大阪大学) 神山和人(大阪大学)蔵田智之(大阪大学) 前泰志(大阪大学) 新井健生(大阪大学)
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス, 東京都足立区
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] 2本指マイクロハンド操作のための視触覚融合インタフェース2015

    • 著者名/発表者名
      神山和人(阪大) 小嶋勝(阪大) 洞出光洋(阪大)前 泰志(阪大) 新井健生(阪大)
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス, 東京都足立区
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] 微小物把持支援のための自動ステージの構築2015

    • 著者名/発表者名
      山本幸太朗 小嶋勝 洞出光洋 神山和人 前泰志 新井健生(大阪大学)
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス, 東京都足立区
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] Releasing of Adhered Micro-Objects using Local Stream Generated by High Speed Motion of End Effector2015

    • 著者名/発表者名
      2.Eunhye Kim, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 発表場所
      Beijing Friendship Hotel, Beijing, China
    • 年月日
      2015-08-03 – 2015-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Rotational Flow for Formation of Spheroid by Using Microfluidics Device2015

    • 著者名/発表者名
      3.Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Hirochika Takai, Kenichi Ohara, Tamio Tanikawa, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 発表場所
      Beijing Friendship Hotel, Beijing, China
    • 年月日
      2015-08-03 – 2015-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Real-time Local Environment Stimulation System with Visual Feedback Control2015

    • 著者名/発表者名
      1.Takahiro Motoyoshi, Masaru Kojima, Kenichi Ohara, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Washington State Convention & Trade Center (WSCC), Seattle, Wachington, USA
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面ナノ凹凸加工付エンドエフェクタを利用した把持対象物のリリース性能の評価2015

    • 著者名/発表者名
      洞出 光洋,蔵田 智之,小嶋 勝,神山 和人,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 板状エンドエフェクタを用いた細胞剛性計測手法の提案2015

    • 著者名/発表者名
      ニャムドルジハンガイ,小嶋勝,洞出光洋,神山和人,境慎司,前泰志,新井健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 二次元任意形状の積層による三次元細胞構造の提案2015

    • 著者名/発表者名
      高田 賢,小嶋 勝,洞出 光洋,神山 和人,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 細胞・足場間相互作用計測システムの開発2015

    • 著者名/発表者名
      平野 佑,小嶋 勝,洞出 光洋,神山 和人,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] リアルタイム局所化学刺激システムの開発と応用2015

    • 著者名/発表者名
      小嶋 勝,洞出 光洋,神山 和人,大原賢一,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] ヒータアレイデバイスを利用した微小対象物の任意パターニング手法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      洞出 光洋,小嶋 勝,神山 和人,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] ハイドロゲルファイバを用いた細胞組織構築システム2015

    • 著者名/発表者名
      福島英、小嶋 勝,大原賢一、洞出 光洋,神山和人、境 慎司、前 泰志, 新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] エンドエフェクタの振動により誘起される局所流速場の現象解析2015

    • 著者名/発表者名
      服部 貴享,神山 和人,小嶋 勝,洞出 光洋, 前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015講演論文集
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [図書] Hyper Bio Assembler for 3D Cellular Systems (Chapter 7)2015

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kojima, Yasushi Mae, Kenichi Ohara, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama and Tatsuo Arai
    • 総ページ数
      349 (93-128)
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 超高速バイオアセンブラHP

    • URL

      http://bio-asm.jp/

  • [産業財産権] 表面ナノ凹凸構造を有するマイクロマニピュレーション用エンドエフェクタ、及び表面ナノ凹凸構造の製造方法2015

    • 発明者名
      洞出光洋,小嶋勝,神山和人,前泰志,新井健生
    • 権利者名
      洞出光洋,小嶋勝,神山和人,前泰志,新井健生
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015―081466
    • 出願年月日
      2015-04-13

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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