細胞ビルドアップ型ウエットナノロボティクスの構築と機能創発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21676002
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 大阪大学 (2012-2013); 東京農工大学 (2009-2011)
• 研究代表者: 森島 圭祐 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2013
• キーワード: ウェットロボティクス / バイオアクチュエータ / マイクロマシン / 昆虫細胞 / 筋細胞

研究概要

本研究では、外部環境に対してロバストで室温での動作が可能な昆虫細胞に着目し、自由自在に形を再構成できる、化学エネルギー駆動型の機能創発ウェット&ソフトナノロボティクスの分野を新たに開拓し、細胞レベルで生体を用いた「室温で制御可能なバイオアクチュエータ」による細胞ビルドアップ型ウエットナノロボットの構築し、動作実験に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Atmospheric-opera ble bioactuator powered by insect muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Funako shi, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 13(24) ページ: 4870-1880
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring Adhesion Force of a Cell Sheet by the Ninety-degree Peel Test Using a Multi Hook Type Fixture (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Uesugi, Y. Akiyama, T. Hoshino, Y. Akiyama, M. Yamato, T. Okano, K. Morishima
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: 8(2) ページ: 129-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bio-Manipulation Method Based on Hydrodynamic Forces of Multiple Microfluidic Streams (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yalikun, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Morishima
  • 雑誌名: Journal of Rohotics and Mechatronics 巻: 25(4) ページ: 611-618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring mechanical properties of cell sheet by tensile test using self-attachable fixture (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Uesugi, Y. Akiyama, T. Ho shino, Y. Akiyama, M. Yamato, T. Okano, K. Morishima
  • 雑誌名: Journal of Rohotics and Mechatronics 巻: 25(4) ページ: 603-610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Voluntary Movement Controlled by the Surface EMG Signal for Tissue-engineered Skeletal Muscle on a Gripping Tool (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kabumoto, T. Ho shino, Y. Akiyama, K. Morishima
  • 雑誌名: Tissue Engineering Part A 巻: 19(15-16) ページ: 1695-1703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell patteming through inkjet printing of one cell per droplet (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, A. Ueno, Y. Akiyama, K. Morishima
  • 雑誌名: Biofabrication 巻: 4 ページ: 045005
  • DOI: doi:10.1088/1758-5082/4/4/045005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapidly-moving insect muscle-powered microrobot and its chemical acceleration (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Odaira, K. Sakiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices
  • DOI: DOI:10.1007/sl0544-0l2-9700-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature operable autonomously moving bio-microrobot powered by insect dorsal vessel tissue (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, T. Hoshino, K. lwabuchi, and K. Morishima
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7(7) ページ: e38274
  • DOI: DOI:10.1371/journaLpone.0038274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiomyocyte-driven gel network for bio mechano-informatic wet robotics (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ho shino, Kentaro Imagawa, Yoshitake Akiyama, and Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices 巻: 14(6) ページ: 969-977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contracting cardiomyocytes in hydrophobic room-temperature ionic liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hoshino, Kyoko Fujita, Ayako Higashi, Keiko Sakiyama, Hiroyuki Ohno, and Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Biomedical and Biophysical Research communications 巻: 427(2) ページ: 379-384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical stimulation of cultured lepidopteran dorsal vessel tissue : an experiment for development of bioactuators (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Developmental Biology - Animal 巻: vol.46 ページ: 411-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-driven Three-dimensional Manipulation of Micro-parts for a Micro-assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, A. Higashi, T. Konno, K. Ishihara, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol.49 ページ: 06GMO3-1-06GMO3-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rod-shaped Tissue Engineered Skeletal Muscle with Artificial Anchors to Utilize as a Bio-Actuator (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, R. Terada, M. Hashimoto, T. Ho shino, Y. Furukawa, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: vol. 5 ページ: 236-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muscle-powered Cantilever for Microtweezers with an Artificial Micro Skeleton and Rat Primary Myotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hoshino, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: vol.5 ページ: 245-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Evaluation of Reconstructed Cardiac Tissue and Application to Bio-actuated Microdevices (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Horiguchi, K. Imagawa, T. Hoshino, Y. Akiyama, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Nano Bioscience 巻: vol.8 ページ: 349-355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Live-Cell-driven Insertion of a Nanoneedle (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, T. Konno, K. Ishihara, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol.48 ページ: 107002-1-107002-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term and room temperature operable bio-actuator powered by insect dorsal vessel tissue (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: vol.9 ページ: 140-144
  • 査読あり
• [学会発表] Evaluation and optical control of somatic muscle micro bioactuator of transgenic drosophila melanogaster (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hirooka, S. P. Beh, T. Asano, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Hoshino, H. Tsujimura, K. Iwabuchi and K. Morishima
  • 学会等名: The 27th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2014)
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 20140100
• [学会発表] In-air opeable biohybrid micromanipulator powered by insect heart muscle tissue (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Funakoshi, K. Morishima
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (μTAS 2013)
  • 発表場所: Freiburg (Germany)
  • 年月日: 20131000
• [学会発表] Room Temperature Operable Muscle-Powered Microrobot (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: The International Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems (Living Machines 2013)
  • 発表場所: London
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Visual Servo of Muscle-powered Optogenetic Bioactuator (2013)
  • 著者名/発表者名: S.P.Beh. M.Hirooka, T.Hoshino, Y.Akiyama, H.Tsujimura and K. Morishima
  • 学会等名: Transducers'13, the 17th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems and, Catalonia
  • 発表場所: Spain
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] Emergent Functionality of Cellular Buildup Wet Robotics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: CIMTEC 2012
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] Chemical Switching of Micro Jellyfish-Shaped Robot Consisting Only of Cardiomyocyte Gel (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Takemura, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Morishima
  • 学会等名: The 16th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2011)
  • 発表場所: IEEE
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] Construction of Mechano-Bionic System using an Environmentally robust Insect Muscle Tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima, Takayuki Hoshino Y. Akiyama
  • 学会等名: The 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA 2011)
  • 発表場所: Shanghai(China)
  • 年月日: 20110500
• [学会発表] Emergent functionality of regenerative biomechanical systems powered by muscle cells toward wet nano-robotics (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: Workshop "Medical micro-robots : potential, challenges, strategies and dreams
  • 発表場所: The Center for Micro-BioRobotics IIT@SSSA
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] A Light Regulated Bio-Micro-Actuator Powered by Transgenic Drosophila Melanogaster Muscle Tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: K Suzumura, K Funakoshi, Takayuki Hoshino, K Iwabuchi, Y Akiyama, H Tsujimura, K. Morishima
  • 学会等名: The 24th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2011)
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 20110123-27
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウエットナノロボティクスの構築と機能創発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 日本機械学会 安全・安心な社会を支える運動と振動の制御 研究分科会
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] Long-term and Room Temperature Operable Bio-microrobot Powered by Insect Hear Tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, K. Odaira, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 学会等名: The 24th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2011)
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] 生命機械融合ウェットロボティクスの創製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 第72回阪大融合技術懇談会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Optical Controlled Microfluidic Components By Optogentetic Bioactuator (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hoshino, Kiyofumi Suzumura, Taichi Kimura, Kei Funakoshi, Yoshitake Akiyama, Hidenobu Tsujimura, Kikuo Iwabuchi, and Keisuke Morishima
  • 学会等名: The 15th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (μTAS 2011)
  • 発表場所: Seattle (U.S.A.)
  • 年月日: 2011-10-05
• [学会発表] Construction and Function Emergence of Cellular Build up Wet Nano Robotics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: 9th iCeMS International Symposium : "Mesoscale Control and Engineering of Self-Organized and Excitable Systems in Biology and Chemistry," Institute for Integrated Cell-Material Sciences(iCeMS)
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Design and Fabrication of Temperature-Tolerant Micro Bio-Robot Driven by Insect Heart Tissue (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 学会等名: The 22th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2010)
  • 発表場所: Nagoya (Japan)
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] Construction and Function Emergence of Cellular Build up Wet Nano Robotics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: 日本一フランス先端工学シンポジウム(JFFOE)
  • 発表場所: 独立行政法人科学技術振興機構、フランス高等教育研究省
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] 細胞ビルドアップウェットナノロボティクスの構築と機能創発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 分子系の複合電子機能第181委員会第9回研究会
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Construction and Function Emergence of Cellular Build up Wet Nano Robotics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: 59th ICAT/JTTAS Joint International Smart Actuator Symposium,
  • 発表場所: International Center for Actuators and Transducers (ICAT), Materials Research Institute (MRI) The Pennsylvania State University
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Fabrication of Room Temperature Operable Micropump Powered by Insect Muscle Cell Sheet (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, Y. Akiyama, M. Yamato, T. Okano, K. Morishima
  • 学会等名: The 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (μTAS 2010)
  • 発表場所: Groningen (Netherland)
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Micro-encapsulation of Bio-actuator using Insect Dorsal Vessel (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Touyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2009 & Micro-Nano Global COE)
  • 発表場所: IEEE
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Construction of an Environmentally Robust Mechano-Bionic Actuator Using Insect Muscle Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima, Y. Akiyama, K. Iwabuchi
  • 学会等名: The 12th International Conference on New Actuators & 6th international Exhibition on Smart Actuators and Drive System (ACTUATOR 2010)
  • 発表場所: Bremen (Germany)
  • 年月日: 20100600
• [学会発表] 細胞ビルドアップウェットロボティクスの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐, 星野隆行
  • 学会等名: リズム現象の研究会V
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] 柔らかい機械をつくる-筋細胞を用いたバイオアクチュエータの応用- (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 「復元力応用分科会」第9回講演会, 日本ばね学会
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ソフトマシンの構築と機能創発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: バイオ・マイクロシステム研究会「バイオ極限計測と細胞マイクロシステムの最先端」
  • 年月日: 20100100
• [学会発表] 筋細胞によるメカノケミカルカップリング型バイオアクチュエータに関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 第3回国際シンポジウム「ブレイクスルーを生み出す次世代アクチュエータ」
  • 発表場所: MEXT Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 年月日: 20100100
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウエットロボティクスの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会「筋細胞のバイオエンジニアリング」,
  • 発表場所: 日本機械学会 vol. 09-55
  • 年月日: 20100100
• [学会発表] Construction and Function Emergence of Cellular Build up Wet Nano Robotics toward Quasi-Living Actuator (2009)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 第4回人工筋肉コンファレンス-生体模倣、人工筋肉とナノバイオに関する第5回国際会議-, 産総研セルエンジニアリング研究部門
  • 発表場所: 産総研関西センター, 理研基幹研究所
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] Single Cell Driven Nano Tweezers (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, H. Kuroda, R. Kometani, T. Konno, K. Ishihara, K. Morishima
  • 学会等名: The 13th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS 2009)
  • 発表場所: The Chemical Biological Microsystems Society
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] Cell-driven Micro Locomotion of Micro-parts for Micro assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, K. Morishima
  • 学会等名: 2009 International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2009)
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウエットロボティクスの構築と機能創発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 第29回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 社団法人日本表面科学会
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウエットナノロボティクスの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 平成21年度日本生物工学会年次大会 シンポジウム「生物と機械の融合-バイオロボティクス-」
  • 発表場所: 社団法人日本生物工学会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウエットナノロボティクスの創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会, 先端技術フォーラム「ナノ・マイクロロボットメカトロニクスの最前線」
  • 発表場所: 社団法人日本機械学会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 昆虫の筋肉を利用した生命機械システムの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 学会等名: 日本機械学会ロボメカ部門バイオロボティクス研究会第2回特別講演会「生物を利用したロボット」
  • 発表場所: 日本機械学会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] Fabrication of Insect Muscle-Powered Sheet toward Wet NanoRobotics (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima, Y. Sakuma, Y. Akiyama, T. Hoshino, Y. Akiyama, M. Yamato, T. Okano
  • 学会等名: 9th IEEE Conference on Nanotechnology : IEEE NANO 2009, IEEE
  • 年月日: 20090700
• [学会発表] Muscle-powered Nano Mechanical System Assembled by Optical Tweezers (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, H. Kuroda, R. Kometani, T. Konno, K. Ishihara, K. Morishima
  • 学会等名: 9th IEEE Conference on Nanotechnology : IEEE NANO 2009
  • 発表場所: IEEE
  • 年月日: 20090700
• [学会発表] Quasi-Living Actuator toward Regenerative Biorobotic Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Morishima
  • 学会等名: Sweden-Japan Joint Colloquium on "Frontiers in Nanobiotechnology from Engineering to Application for Cells
  • 発表場所: Stockholm, Sweden, 独立行政法人日本学術振興会
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Fabrication of a Controllable Bio-Micropump Driven by Skeletal Muscle Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kogure, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Morishima
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2009)
  • 発表場所: IEEE
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Autonomous Beating and Fluid Pumping Gel by Cardiomycytes Drug Stimulation (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Imagawa, H. Horiguchi, K. Ikeda, Y. Akiyama, T. Hoshino, S. Maruo, K. Morishima
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2009)
  • 発表場所: IEEE
  • 年月日: 20090600
• [図書] 筋細胞ビルドアップ型バイオアクチュエータの開発, 樋口俊郎,大岡昌博編『アクチュエータ研究開発の最前線』 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐,秋山佳丈
  • 総ページ数: 231-238
  • 出版者: NTS出版
• [図書] 3次元細胞ビルドアップ型バイオアクチュエータの創製, 未来を動かすソフトアクチュエータ―高分子・生体材料を中心とした研究開発―監修長田義仁,田口隆久 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森島圭祐
  • 総ページ数: 299-312
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/