プリンテッドエレクトロニクス技術による生物の生理応答と行動の直接計測と制御

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H04264
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 清水 正宏 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50447140)
• 研究分担者: 細田 耕 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10252610) ; 志垣 俊介 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50825289)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: プリンテッドエレクトロニクス / 生物の生理応答と行動 / 計測と制御

研究実績の概要

本研究は、プリンテッドエレクトロニクスを生物の計測に直接利用し、生物の行動を阻害しない程度に低侵襲性を維持しつつ、生理応答と行動を同時に計測できる。プリント対象の物体が伸縮したとしても、フレーク状粒子のリーフパウダーAgの重なりにより導電性が維持される。表皮が伸縮する生物身体にプリントしても表面上に電子回路を形成・維持できる。リーフパウダーAgを計測対象に塗布して、生体の表皮に直接電子回路を印刷することで、生物身体の変形に起因する動的情報を記録・処理する。学術的独自性と創造性は、生物の行動を阻害しない程度に低侵襲性を維持しつつ、生理応答と行動を同時に計測できることにある。本申請の研究計画では、初動段階から複数の手段を勘案した。これにより、一部の計画が当初計画どおりに進まない時であっても多角的かつ迅速に研究を遂行できる。
R2年度は、以下の研究を推進した。R2年度は、生物身体の変形を伴う生理応答と行動の計測を行った。昆虫、両生類、哺乳類細胞等における表面の変形を伴う生理応答と行動をプリンテッドエレクトロニクス技術により計測した。具体的には、マルハナバチの飛翔行動、カイコガのフェロモン源定位行動、アフリカツメガエルの遊泳行動を対象とし計測を試みた．既に成功している、カイコガの触角による匂い検出（生理応答）の計測の実績に基づき、非拘束下での自然な行動下における生理応答と行動を計測するための、カイコガの羽ばたきを計測するセンサの試作を行った。

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

R2年度は、新型コロナウイルスの影響を受け、外部機関の研究協力者と、実験の事前準備、印刷電極の開発、議論が困難となった。しかしながら、オンラインを活用した対応によって、R2年度における研究目的は、おおむね順調に進展することができた。

今後の研究の推進方策

R3年度は、オンラインを活用した新型コロナウイルス対応を継続し、研究を更に推進する。R3年度は、非拘束下での自然な行動下における生理応答と行動を計測するための、カイコガの羽ばたきを計測するセンサの開発を継続する。環境からのローカルフィードバックの発生由来の直接観察と制御に取り組む。生体機械融合システムを用いることで、身体-環境間の条件を恣意的に調節し、条件間の差分を抽出する。生物身体の変形を伴う生理応答と行動の連関を明らかにし、適応的な生物由来のシステム制御則を構築する。プリンテッドエレクトロニクス技術により環境からのローカルフィードバックの直接観察の達成を目指す。