生体内埋め込み圧電アクチュエータ・酵素燃料電池ハイブリッド薄膜の創製

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360057
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 仲町 英治 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60099893)
• 研究分担者: 田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 准教授 (50303855)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 材料設計 / プロセス / 物性 / 評価

研究概要

本研究により、新規生体適合圧電材料MgSiO_3を採用した生体内埋め込み圧電アクチュエータ・酵素燃料電池ハイブリッド薄膜の創製を行い以下の成果を得た。(1)RFマグネトロンスパッタリング装置により生体適合圧電材料MgSiO_3(MSO)の高配向多層薄膜創製に成功した。(2)Bio-MEMSに組み込むモノモルフ型アクチュエータの創製を行い、水および血清の搬送が可能であることを確認した。(3)グルコース捕捉による酵素燃料電池は電荷を得るものの発電には至らなかった。MSO薄膜を用いた片持ち梁構造発電システムの試作に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Three-Scale Analysis of BaTiO3 Piezoelectric Thin Films Fabrication Process and its Experimental Validations (2011)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Katayama T., Nakamachi E.
  • 雑誌名: Journal of Materials Science Vol.46 No.5 ページ: 1380-1387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and development of a biocompatible painless microneedle by the ion sputtering deposition method (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya K., Jinnin S., Yamamoto H., Uetsuji Y., Nakamachi E
  • 雑誌名: Precision Engineering 34 ページ: 461-466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of A New Biocompatible MgSiO3 Piezoelectric Thin Film (2010)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Tanaka K., Katayama T., Nakamachi E
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.4 No.11 ページ: 1636-1642
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロ針を用いた血糖値計測用シリンジ復動型自動採血デバイスの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治,川中嘉一郎,上辻靖智,槌谷和義,森田有亮
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 76,762 ページ: 290-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Process Metallurgy Design of Aluminum Alloy Sheet Rolling by Using Two-Scale Finite Element Analysis and Optimization Algorithm (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi E, Kuramae H., Sakamoto H., Morimoto H.
  • 雑誌名: Int.J.Mech.Sci. 52-2 ページ: 146-157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-scale Parallel Finite Element Analyses of LDH Sheet Formability Tests Based on Crystallographic Homogenization Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuramae H., Ikeya Y., Sakamoto H., Morimoto H., Nakamachi E
  • 雑誌名: Int.J.Mech.Sci. 52-2 ページ: 183-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposition of a First-Principles Aided Triple-Scale Analysis for Biocompatible Piezoelectric Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Sakata S., Tsuchiya K., Nakamachi E
  • 雑誌名: Journal of Computational Science and Technology Vol.3, No.2 ページ: 499-508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Growth Prediction by First-Principles Calculations for Epitaxial Piezoelectric Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Sakata S., Tsuchiya K., Nakamachi E
  • 雑誌名: Journal of Computational Science and Technology Vol.3, No.1 ページ: 264-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理計算に基づく生体適合無鉛圧電結晶構造解析と機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上辻靖智、黄輝心、槌谷和義、仲町英治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 75巻-749号 ページ: 7-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study on Crystal Structure and Piezoelectricity of Perovskite-Type Silicon Oxides (2008)
  • 著者名/発表者名: Uetsuji Y., Hwang H., Tsuchiya K., Nakamachi E.
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.2 No.11 ページ: 1427-1435
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体適合圧電薄膜に対する第一原理トリプルスケール解析の提案 (2008)
  • 著者名/発表者名: 上辻靖智、黄輝心、坂田誠一郎、槌谷和義、仲町英治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 74巻747号 ページ: 1405-1410
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞毒性実験による圧電材料の生体適合評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 上辻靖智、上田剛大、黄輝心、平野義明、槌谷和義、仲町英治
  • 雑誌名: 材料 57巻9号 ページ: 899-904
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理計算によるエピタキシャル圧電薄膜の結晶成長予測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 上辻靖智、黄輝心、坂田誠一郎、槌谷和義、仲町英治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 74巻741号 ページ: 763-769
  • 査読あり
• [学会発表] 新規生体適合圧電材料MgSiO3を用いたマイクロ発電システムの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 栗林秀幸,黄輝心,森田有亮,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部題86期定時総会講演会講演論文集(No.114-1 p.5-20)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] Development of micro-pump for bio-MEMS by using new bio-compatible piezoelectric material MgSiO3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto N., Hwang H., Morita Y., Nakamachi E
  • 学会等名: Proc.of SPIE Smart Structures and Material+Nondestructive Evaluation and Health Monitoring(7981-182)
  • 発表場所: San Diego, California, USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Three-Scale Process-Crystallographic Analysis of A New Biocompatible Piezoelectric Material MgSiO3 Generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi E, Hwang H., Uetsuji Y.
  • 学会等名: Proc.of 2nd International Conference on Computer Technology and Development(No.N1 pp.206-210)
  • 発表場所: Cairo, Egypt
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 新規MgSiO3圧電薄膜の創製および生体適合評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄輝心、森田有亮、仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Generation of Biocompatible Piezoelectric MgSiO3 Material (2010)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Morita Y., Nakamachi E.
  • 学会等名: Proc.of ISAF-ECAPD 2010
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2010-08-10
• [学会発表] 「医工連携教育」,生命医科学と新産業創生への貢献(医工学科での医療福祉産業技術者の育成) (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治
  • 学会等名: 関西工学教育協会機械分科会,平成21年度第3回研究会
  • 発表場所: メルパルク大阪(招待講演)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] RFマグネトロンスパッタによるBaTiO3薄膜創製条件探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡本憲明,黄輝心,森田有亮,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会講演論文集(No.104-1 p.820)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Development of New Biocompatible MgSiO3 Piezoelectric Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Tsuchiya K., Tanaka K., Katayama T., Nakamachi E
  • 学会等名: Proc.of 2010 M&M International Symposium for Young Recearchers(No.10-204 pp.1-7)
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Triple-Scale Analysis and Fabrication of New Biocompatible MgSiO3 Piezoelectric Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Tsuchiya Katayama T., Nakamachi E.
  • 学会等名: Proc.of SPIE Smart Structures and Materials+Nondestructive Evaluation and Health Monitoring(Vol.7644 pp..76440D.1-76440D.9)
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] 日本鉄鋼協会創形創質工学部会 数理モデリングフォーラム (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治
  • 学会等名: 「EBSDを用いた材料の計測とモデリング」,EBSD結晶均質化有限要素解析
  • 発表場所: 日本大学理工学部(招待講演)
  • 年月日: 2010-02-23
• [学会発表] Development of portable health monitoring system device for automatic self-blood sugar level measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: Kim H., Nakamachi E., Morita Y., Mizuno Y.
  • 学会等名: SPIE Photonics West Conf.(No.7556-34)
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2010-01-25
• [学会発表] Development of an accurate 3D blood vessel searching system using NIR light (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Y., Katayama T., Nakamachi E.
  • 学会等名: SPIE Photonics West Conf.(No.7556-34)
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2010-01-24
• [学会発表] 全自動血糖値計測用携帯型HMS機器の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金稀俊,水野賀文,仲町英治,森田有亮
  • 学会等名: 日本機械学会講演論文集 第22回バイオエンジニアリング講演会(No.09-55 p.802)
  • 発表場所: 岡山理科大学,岡山市
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 生体適合圧電材料開発と医用デバイス (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治
  • 学会等名: 工学院大学総合研究所BERG「スマート機械システム創成技術に基づいた生体医工学研究拠点の形成」
  • 発表場所: 工学院大学(招待講演)
  • 年月日: 2009-12-24
• [学会発表] 近赤外光を用いた高精度三次元血管位置探索装置の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片山傳生,田中和人,仲町英治,水野賀文
  • 学会等名: 日本機械学会講演論文集 第20回バイオフロンティア講演会(No.09-10 pp.41-42)
  • 発表場所: 和歌山市
  • 年月日: 2009-11-08
• [学会発表] Multi-Scale Analyses of Head Crash Injury by Employing Micro Blood Vessel and Nerve Cell Models (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治
  • 学会等名: Conf. of COMPLAS2009
  • 発表場所: Barcelona, Spain(招待講演 Plenary Lecture)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] RFマグネトロンスパッタによるBaTiO3薄膜創製条件探索 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡本憲明,黄輝心,森田有亮,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2008材料力学カンファレンス講演論文集(No.09-3 pp.368-370)
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] Triple-Scale Analysis for Biocompatible Piezoelectric Thin Film Generation based on Process Crystallographic Theory (2009)
  • 著者名/発表者名: Hwang H., Uetsuji Y., Tsuchiya K., 仲Nakamachi E.
  • 学会等名: USNCCM X
  • 発表場所: Ohio, USA
  • 年月日: 2009-07-17
• [学会発表] 細胞毒性実験に基づく圧電材料の生体適合性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黄輝心、上辻靖智、上田剛大、平野義明、槌谷和義、仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2008材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] 新規生体適合圧電薄膜創製のための第一原理トリプルスケール解析手法の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黄輝心、上辻靖智、槌谷和義、仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] 新規生体適合MgSiO3圧電薄膜の第一原理トリプルスケール解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黄輝心、上辻靖智、槌谷和義、仲町英治
  • 学会等名: 日本材料学会第57期学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2008-05-25
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://biomate.doshisha.ac.jp