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2018 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 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の計画を実施した. 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高精度長期計測を行うマイクロ・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30年度は下記に取り組んだ.
(1)高精度長期計測を行うマイクロ・ナノ計測系の構築:モデル生物への局所刺激応答計測を行うため,29年度の成果を発展させ高速に運動する線虫を視野中央に捕捉するシステムを実現した(電通大).複数の画像取得系を応用した高精度かつ広作業領域を持つシステムを構築し,計測対象物の高速操作を実現した.(大阪大).
(2)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:口径100nm未満のナノピペットを試作し,ゲート電圧制御でナノ粒子の吐出を実現した(電通大). 板状エンドエフェクタを用いた力学刺激計測系と明視野・蛍光同時観察系を組み合わせ,細胞・細胞核への刺激とその応答の可視化に成功した(大阪大).
(3)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:連続変形刺激を印加する流路を用い,正常細胞とがん細胞を用いた実験を行い,両者の変形能に有意な差があることを見出した.また,2ないし3細胞を固定する流路を用い,カルセインの細胞間伝達の観測を行い,細胞間インタラクションの可視化に成功した(電通大).板状エンドエフェクタを用いた細胞・細胞核への力学刺激応答計測により,細胞核の剛性が高く,複数の細胞内骨格の存在を示唆する結果を得た.また,細胞核刺激用マイクロ流路チップを用いた解析から,核刺激の強弱にともない遺伝子の発現パターンが変化することを明らかにした(大阪大).

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Beijing Institute of Technology(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Beijing Institute of Technology
  • [雑誌論文] Multifunctional Noncontact Micromanipulation Using Whirling Flow Generated by Vibrating a Single Piezo Actuator2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoming Liu, Qing Shi, Yuqing Lin, Masaru Kojima, Yasushi Mae, Toshio Fukuda, Qiang Huang and Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      Small

      巻: 15 ページ: 1804421

    • DOI

      10.1002/smll.201804421R1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-time 3D measurement system for micro-manipulation2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Ohara, Shota Takagi, Masaru Kojima, Mitsuhiro Horade, Kazuto Kamiyama, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      International Journal of Mechatronics and Automation

      巻: 6 ページ: 183‐189

    • DOI

      10.1504/IJMA.2018.095519

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic Tweezers, Trapping and Transportation in Microscale Using Vortex Induced by Oscillation of a Single Piezoelectric Actuator2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoming Liu, Qing Shi, Yuqing Lin, Masaru Kojima, Yasushi Mae, Qiang Huang, Toshio Fukuda and Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 ページ: E2002

    • DOI

      10.3390/s18072002

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vortex-Driven Rotation for Three-Dimensional Imaging Under Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoming Liu , Qing Shi , Yuqing Lin, Masaru Kojima , Yasushi Mae, Qiang Huang , Toshio Fukuda,
    • 雑誌名

      IEEE Transaction of Nanotechnology

      巻: 17 ページ: 688‐691

    • DOI

      10.1109/TNANO.2018.2811958

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Speed Active Release End-Effector Motions for Precise Positioning of Adhered Micro-Objects2018

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

      World Journal of Engineering and Technology

      巻: 6 ページ: 81‐103

    • DOI

      10.4236/wjet.2018.61005

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Micro Robotics Advances Bio & Medical Sciences2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Arai
    • 学会等名
      4th Conference of Chinese Medical Intelligent Equipment Technology
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell Stiffness Measurement by Two-fingered Micro-hand System with Plate Shaped End Effector2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kojima, Taisei Tanaka, Yasushi Mae, Toshihiko Ogura and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of Local Environmental Control System on the Microhand2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Koshiede, Masaru Kojima, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Strategy for Stable Grasp and Accurate Release for Dual-finger Micromanipulator2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoming Liu, Junnan Chen, Yuqing Lin, Masaru Kojima, Qing Shi, Qiang Huang, Toshio Fukuda and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] A High Efficient Fluidic Microchannel for Cell Immobilization with Controllable Quantity2018

    • 著者名/発表者名
      Tang Xiaoqing, Liu Xiaoming, Li Pengyun, Lin Yuqing, Masaru Kojima, Huang Qiang and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Minituarized Systems for Chemistry and Life Science(μTAS2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Local Environment Chemical Stimulation System for Cellular Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kojima, Member, Keita Sera, Yasushi Mae and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfluidic Device for Analyzing Self-adaption of Cancer Cell during Squeezing in Channel2018

    • 著者名/発表者名
      Pengyun Li, Xiaoming Liu, Xiaoqing Tang, Yuqing Lin, Masaru Kojima, Qiang Huang and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Resistive Pulse Study of Liposome Stability: Towards Precision and Efficient Drug Delivery2018

    • 著者名/発表者名
      Yuqing Lin, Xiaoming Liu and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Confefence on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable Grasp and Accurate Release of Microbeads by a Two-finger Microhand2018

    • 著者名/発表者名
      Junnan Chen, Xiaoming Liu, Yuqing Lin, Pengyun Li, Xiaoqing Tang, Masaru Kojima, and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference of Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated Tracking System for Time Lapse Observation of C. elegans2018

    • 著者名/発表者名
      ShengnanDong, Xiaoming Liu, Yuqing Lin, Masaru Kojima, and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference of Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Throughput Microchannels for Single Cell Immobilization2018

    • 著者名/発表者名
      X. Tang, X. Liu, P. Li, Y. Lin, Q. Huang & T. Arai
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV)
    • 国際学会
  • [学会発表] Si Nanopa rticle transport through capillary2018

    • 著者名/発表者名
      Yuqing Lin, Xiaoming Liu and Tatsuo Arai
    • 学会等名
      9th Japan-China-Korea JointWorkshop on MEMS/NEMS
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転操作を応用した細胞の高詳細3次元像の構築2018

    • 著者名/発表者名
      竹内悠真,小嶋勝,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'18講演論文集
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた細胞核への機械刺激と応答の評価2018

    • 著者名/発表者名
      戸谷匡宏,小嶋勝,洞出光洋,前泰志,小椋利彦,金子真,新井健生
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'18講演論文集
  • [学会発表] 脈流生成システムを応用した複雑管状構造の構築2018

    • 著者名/発表者名
      木原楽士,小嶋勝,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'18講演論文集
  • [学会発表] マイクロハンドシステムを用いた細胞の力学特性計測2018

    • 著者名/発表者名
      小嶋 勝,田中 泰誠,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] マルチスケール同時観測を用いた微小物体の自動剛性計測2018

    • 著者名/発表者名
      吉川 遼,小嶋 勝,前 泰志,新井 健生
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 複数視点からの観察像を用いた細胞の 3 次元像構築2018

    • 著者名/発表者名
      竹内悠真,小嶋勝,前泰志,新井健生
    • 学会等名
      第19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(SI2018)
  • [学会発表] Micro Robotics Advances Bio & Medical Sciences2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Arai
    • 学会等名
      International Workshop on Innovation and Commercialization of Micro & Nanotechnology
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro Robotics Advances Bio Science2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Arai
    • 学会等名
      2018 World Life Science Congress
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro Robotics Advances Bio Science2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Arai
    • 学会等名
      9th Japan-China-Korea JointWorkshop on MEMS/NEMS
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro Robotics Advances Bio Sience2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Arai
    • 学会等名
      IEEE ICMA Tutorial Workshop, Intelligent Mechatronics and Automation for Precision Intelligent Devices Application
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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