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2011 年度 実績報告書

単一微生物のインピーダンスセンシング

研究課題

研究課題/領域番号 22860030
研究機関名古屋大学

研究代表者

川原 知洋  名古屋大学, 大学院・工学研究科, COE特任助教 (20575162)

キーワードマイクロマシン / 微生物 / 計測工学 / 生物・生体工学
研究概要

本研究では,オンチップで単一微生物に対してマイクロツールを用いて機械的・電気的刺激を加え,その時の微生物の挙動を計測することで電気的・機械的インピーダンス特性を測定することを目的としている.具体的には,単細胞性の藻類である珪藻を対象とし,バイオチップ内において磁気で非接触に駆動可能なマイクロツールを用いて珪藻を押しつけることで,その時の印加力に対する挙動の因果関係を定量的に評価すること目指す.本年度は以下の3点について研究を行った.
1.オンチップツールの改良:従来の力計測機構はポリマーで作製していたため,分解能が分解能100μNであった.そこで,新たにSiとNiのハイブリッド構造のマイクロツールを作製することで,力計測の分解能を10倍程度向上させることに成功した.また,マイクロチップにツールをダメージレスでアセンブリする方法を新たに提案し,従来は可動範囲が限定されていたツールをマイクロ流体チップ内で自由に動き回れるようにすることに成功した.
2.刺激応答計測:連結された珪藻から単一の細胞を切り離すことに成功し,単一の細胞に力を加えることで,押しつけ力の差によって凝集反応が異なることを評価することに成功した.また,印加力のパターンを様々に変更することでその時の刺激応答の変化についても考察を行うような,従来難しかったオンチップでの力学特性計測を達せえいすることができた.
今後は,計測する個体数を増やす点,得らえたデータから実際に高精度なインピーダンスパラメータを算出する試みを行う予定である.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] On-Chip Magnetically Actuated Robot with Ultrasonic Vibration for Single Cell Manipulations2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hagiwara, T.Kawahara, et al
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 11 ページ: 2049-2054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise Control of Magnetically Driven Microtools for Enucleation of Oocytes in a Microfluidic Chip2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hagiwara, T.Kawahara, et al
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 25 ページ: 991-1005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-Chip Particle Sorting into Multiple Channels by Magnetically Driven Microtools2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hagiwara, T.Kawahara, et al
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 23(3) ページ: 370-377

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 磁気駆動マイクロツールによる珪藻のオンチップ刺激特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      川原知洋, ほか
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 29(7) ページ: 650-657

    • 査読あり
  • [学会発表] Robotic-Investigators for Microorganisms in a Microfluidic Chip2012

    • 著者名/発表者名
      M.Sugita, T.Kawahara, et al
    • 学会等名
      25th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2012-02-02
  • [学会発表] 3DOF Dual-Arm Microrobots Enabling Force Sensing in a Microfluidic Chip2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sugita, T.Kawahara, et al
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya (Japan)
    • 年月日
      2011-11-08
  • [学会発表] Ultra-High-Speed Robot Hand and Eye for Investigation of Microorganisms in a Chip2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawahara, et al
    • 学会等名
      15th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Seattle (USA)
    • 年月日
      2011-10-05
  • [学会発表] オンチップ微生物操作・計測のための3自由度双腕磁気駆動マイクロツール2011

    • 著者名/発表者名
      杉田真邦, 川原知洋, ほか
    • 学会等名
      第29回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] 微生物の生態・機能解析に向けたオンチップビオトープ2011

    • 著者名/発表者名
      杉田真邦, 川原知洋, ほか
    • 学会等名
      第23回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス(千葉県)
    • 年月日
      2011-06-11
  • [学会発表] Micro-Aquatic-Farm : On-Chip Stimulation and Evaluation System for Microorganisms by Magnetically Driven Microtools2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawahara, et al
    • 学会等名
      16th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [学会発表] オンチップビオトープ-マイクロロボットによる珪藻の力学的刺激応答計測-2011

    • 著者名/発表者名
      川原知洋,杉田真邦,萩原将也,山西陽子,新井史人,河野弘幸,石川依久子,宮脇敦史
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県)
    • 年月日
      2011-05-27
  • [学会発表] 超高速オンチップロボットPart I-単一細胞操作を行う磁気駆動マイクロツールのための超高速計測制御-2011

    • 著者名/発表者名
      川原知洋,萩原将也,山西陽子,新井史人
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県)
    • 年月日
      2011-05-27
  • [学会発表] Force Sensing by Magnetically Driven Microtool for Measurement of Stimulant Property of P.laevis2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawahara, et al
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Shanghai (China)
    • 年月日
      2011-05-10
  • [備考]

    • URL

      http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/member/profile/Kawahara.html

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公開日: 2013-06-26  

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