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2021 年度 実績報告書

微小力センサ付きマイクロマニピュレータを用いた細胞成長メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K04310
研究機関防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

研究代表者

洞出 光洋  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (30583116)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードマイクロマシン / マイクロロボット / 微小力センサ / 細胞操作 / 画像解析 / MEMS
研究実績の概要

ロボットアームで行う対象物の物理的把持操作を,ミクロンオーダの対象物でも実施可能にすることを目指してきた.細胞等の微小対象物の把持操作とその反力計測から,細胞特有の物理的パラメータの取得を進めたいと考えたのが本研究に取り組んだ動機である.これまでに,微小力センサを搭載したロボットアームのエンドエフェクタ開発を行ってきた.さらに把持を行い,その反力計測にも成功した.これまでに細胞スケールの微小対象物用のロボットアームに微小力センサを搭載するというアプローチは殆ど行われていなかったため,本研究の実施により,ミクロンオーダの対象物計測特有の課題が明らかになった.今年度においては,新たに判明した課題解決のためのアプローチや,より細胞の把持操作を支援するための基盤秘術,さらに細胞特性を明らかにするために必要な知見取得を実施した.微小対象物の反力計測には,今回製作したセンサ付きエンドエフェクタを用いたが,細胞の変形量等の確認にはビジョン情報の解析を行った.ただし,微小対象物のハンドリングには時間分解能と空間分解能を高めて計測する必要が確認できた.そこで高速度カメラによる観察システムを新たに構築し,より微小な対象物の形状や挙動を高精度に計測できるようにした.また,センサ付きエンドエフェクタの形状においても,剛性を高めて振動を抑制できる構造や機構が重要であると考えた.そこで基盤技術を見直して,ミクロンオーダの微細加工技術にも着目し,容易に微小対象物のハンドリングが行えるよう先細りした形状や,応力が集中する個所を設置した構造の設計と製作を実現することができた.上記のようにハード(エンドエフェクタの改良)とソフト(高速度カメラによる観察)の両面を見直して,より計測性能をよくするための取り組みに挑戦できた.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Research on fabrication method for floating structures using general photolithography with high versatility2021

    • 著者名/発表者名
      Horade M、Yamada K、Yamawaki T、Yashima M
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 31 ページ: 125004, 1-10

    • DOI

      10.1088/1361-6439/ac2d9b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A microchannel device for root hair isolation and behavior analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Horade M、Nishimura S、Yamawaki T、Yashima M
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 31 ページ: 115003, 1-8

    • DOI

      10.1088/1361-6439/ac2bb0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 表面ナノスケール凹 凸による付着力低減 デバイスへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      洞出光洋
    • 学会等名
      2022年度精密工学会春季大会講演
  • [学会発表] 微小力計測を目的と したマニピュレータ へのひずみゲージ実 装に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      洞出光洋
    • 学会等名
      2022年度精密工学会春季大会講演
  • [学会発表] RESEARCH ON THE FABRICATION OF HIGHLY TRANSPARENT PLASTIC MICROSTRUCTURES WITH MULTI-STAGE STRUCTURES2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Horade, Kei Yamada, Tasuku Yawamaki, Masahiro Yashima
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ流路を用いた植物根の伸長挙動解析2021

    • 著者名/発表者名
      洞出光洋, 西村空, 佐藤健太, 山脇輔, 八島真人
    • 学会等名
      第38回「センサ・マイクロマシンと応用シンポジウム」
  • [学会発表] 高精度細胞マニピュレーションのためのマイクロ流路デバイスの設計開発2021

    • 著者名/発表者名
      洞出光洋
    • 学会等名
      文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム令和3年度利用成果発表会

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公開日: 2022-12-28  

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