| 研究課題/領域番号 |
25000010
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
下山 勲 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (60154332)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-26 – 2017-03-31
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| キーワード | MEMS・NEMS / バイオメカニクス |
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| 研究概要 |
本研究課題では、MEMSセンサグルー、細胞グループ、昆虫羽ばたき飛翔グループ、人間歩行グループの4グループが共同して研究を行った。
MEMSグループでは、SIMS分析によって、熱拡散でドープしたシリコン側壁の不純物濃度を計測した。また、イオン注入の飛程シミュレーションを行ない、シリコン側壁へのピエゾ抵抗層形成条件を求めた。これらの結果を用いることで、実際にデバイスを設計する際の感度計算の指標を得た。
細胞グループでは、試作した平面型多軸力センサの表面を細胞接着性タンパク質でコートし、細胞の接着度を向上させた。また、確実にセンサ部位に細胞を接着させるために、微小流路を利用して細胞を播種し、細胞の接着範囲を制御した。微分干渉顕微鏡を用い、蛍光染色した細胞を観察しながら力学的信号を計測できることを確認した。
昆虫羽ばたき飛翔グループでは、プローブ型3軸力センサを用いてショウジョウバエの羽ばたき運動時に発生する力を計測し、力センサの信号と同期して、ハエの側面から高速度カメラで撮影した。それぞれの計測では羽ばたき周波数より十分に高いサンプリングレートで計測した。計測した結果から、羽ばたき運動に合わせて自重と等しいオーダの力が発生していることを確認した。
人間歩行グループでは、シリコーンゴムに埋め込んだ平面型3軸力センサを左右の靴のインソールに各8個ずつ配置し、アンプで増幅したセンサ出力を無線シリアル通信で計測できるシステムを構築した。試作したシステムを用いて歩行中の足裏に作用する3軸力分布データの計測を行ない、定性的なレベルでのデータの妥当性を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初目標としていた項目に対して、問題なく研究を進められているので、順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
MEMSセンサグループでは、各グループと共同して、平面型多軸力センサのアレイ化、プローブ型4軸力センサの設計・製作、計測系を含めた低ノイズ化等に取り組む。細胞グループでは、蛍光染色した細胞と力学的信号の関連性の解析を進める。哺乳類細胞が収縮・伸張する際の力分布等を評価する。人間グループに関しては、人間グループでは、歩行実験を進める。平地歩行、斜面の登り、降り、階段の登り、降りなどの複数の歩行動作による足裏の接地状態を計測する。昆虫グループでは、センサ信号と高速度カメラによる画像情報から得る、運動動作と発生する力の関連性の解析を進める。定常状態での羽ばたき運動に関しての飛翔力を定量的に評価する。
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