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2016 年度 実績報告書

細胞核の力学刺激応答計測を実現するバイオプラットフォーム

研究課題

研究課題/領域番号 16H02321
研究機関電気通信大学

研究代表者

新井 健生  電気通信大学, その他部局等, 客員教授 (90301275)

研究分担者 前 泰志  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50304027)
小嶋 勝  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00533647)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / マイクロハンド / 微小力センサ / 細胞核 / 発生・分化
研究実績の概要

本研究課題では以下4つの計画を遂行する. ①対象細胞への局所刺激を行うため の高性能マイクロハンドの構築(H28-H29). ②高精度長期計測のためのマイクロ・ナノ計測系の構築(H29-H30 ). ③超高精度力学刺激を印可・計測可能なエンドツールの開発(H28-H29 ). ④細胞・細胞核へのエンドツールを用いた計測・刺激・応答計測と現象解明(H28-H30).平成28年度は下記に取り組んだ.
①対象細胞への局所刺激を行うための高性能マイクロハンドの構築:パラレルリンク機構を採用した,新たな小型・高剛性・高精度・高設置自由度を実現するマイクロハンドの設計を行い,試作した.試作したマイクロハンドは容易に顕微鏡に設置可能であり,動作の精度も細胞の操作に十分であることを確認した.(大阪大)
③超高精度力学刺激を印可・計測可能なエンドツールの開発:力学刺激を局所で印加・応答計測可能なエンドツールの設計・評価を行った.エンドエフェクタ形状の変更により計測感度が向上し,単一細胞の剛性計測が可能であることを確認した. また,局所温度刺激可能なMEMSマイクロヒータを設計・作製し,評価のための基礎実験を行った(大阪大).
④細胞・細胞核へのエンドツールを用いた計測・刺激・応答計測と現象解明:エンドツールを用いて,細胞の計測・刺激応答計測を行った.細胞及び界面活性剤を用いて細胞から分画した細胞核の剛性計測を行い,特性を比較した.その結果,細胞核の剛性が高いことが確認された(大阪大).また,刺激した細胞の遺伝子発現の変化を明らかにするためには解析に十分な量の細胞を刺激する必要が生じたため,この課題を解決可能なマイクロ流路デバイスを設計し基礎実験を行った(電通大).

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

年度当初計画の通りに進捗している.

今後の研究の推進方策

当初計画を発展させ,エンドツールとマイクロ流路デバイスの双方を用いたプラットフォームの構築を推進する.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Analysis of rotational flow generated by circular motion of an end effector for 3D micromanipulation2017

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Kojima, Liu Xiaoming, Takayuki Hattori, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: 4 ページ: 5

    • DOI

      10.1186/s40648-017-0074-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of Rotational Flow for Formation of Spheroids by Using Microfluidic and Dielectrophoretic Hybrid Device2016

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Hirochika Takai, Kenichi Ohara, Tamio Tanikawa, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      International Journal of Mechatronics and Automation

      巻: 5 ページ: 180-189

    • DOI

      10.1504/IJMA.2016.10005157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Releasing of Micro-Objects based on Local Stream Generation by High-Speed Motion of End Effector2016

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      International Journal of Mechatronics and Automation

      巻: 5 ページ: 171-179

    • DOI

      10.1504/IJMA.2016.10005153

    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロハンドシステムを用いた微小物体の高速アセンブリ2016

    • 著者名/発表者名
      Kim Eunhye, 小嶋 勝,前 泰志,新井 健生
    • 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
  • [学会発表] 組織様構造の構築のためのゲルプロッタシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      高田賢,小嶋勝,金光将志,洞出光洋,大原賢一,神山和人,前泰志,新井健生
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] マイクロ流路による多数細胞核への機械刺激2016

    • 著者名/発表者名
      戸谷匡宏,小嶋勝,洞出光洋,神山和人,前泰志,小椋利彦,金子真,新井健生
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 微細作業支援自動ステージを用いた細胞操作2016

    • 著者名/発表者名
      小嶋勝,山本幸太朗,神山和人,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2016
  • [学会発表] その場灌流培養可能な多層管状構造の構築用デバイスの開発2016

    • 著者名/発表者名
      木原楽士,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2016
  • [学会発表] 多数細胞への機械刺激負荷を実現するマイクロ流路の開発2016

    • 著者名/発表者名
      戸谷匡宏,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2016
  • [学会発表] 小型マイクロハンドシステムを用いた微小力計測2016

    • 著者名/発表者名
      田中泰誠,小嶋勝,神山和人,洞出光洋,福岡創,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2016
  • [学会発表] A micro channel device for biomechanical analysis to apply a mechanical stimulus on large number of cells2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Totani, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Toshihiko Ogura, Makoto Kaneko and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic manipulation of microspheres with two-fingered microhand2016

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Kojima, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate Releasing of Biological Cells Using Two Release Methods Generated by High Speed Motion of an End Effector2016

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Kojima, Kazuto Kamiyama, Mitsuhiro Horade, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Hardness Measurement of Cell Nucleus by Using Two-Fingered Micro-Hand with Micro Force Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Taisei Tanaka, Masaru Kojima, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference of Engineering in Medicine and Biology Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated Construction System for Fine Vessel-like Shape Structures Based on Collagen Gel Fiber2016

    • 著者名/発表者名
      Suguru Takata, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kenichi Ohara, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference of Engineering in Medicine and Biology Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated Construction Systemfor Cellular Tissue Based on Laminar Flow Fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kojima, Akira Fukushima, Suguru Takata, Mitsuhiro Horade, Kenichi Ohara, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae, Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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