公募研究
前年度に構築した実時間マイクロPIV/PTVシステムに対し，高速マイクロ流量制御機能を付加した上で，マイクロ流路内における細胞位置・形状と流れ分布を同時計測し，細胞のダイナミクス・形状特性を捉える細胞アクティブセンシング機能を実現し，その性能評価を行った．A) 細胞アクティブセンシングのための実時間マイクロ流量制御: 1) 流量制御用アクチュエータのフィードフォワード制御時における制御目標値と，実時間マイクロPIVシステムにより計測された流路内の流れ分布を比較した．2) 計測された流れ分布に基づき，実時間流量ビジュアルフィードバック制御を行った場合の流れの計測精度及び時間応答性を評価した．B) 高速搬送される細胞に対するマイクロ流路ベースドアクティブセンシング: 1) 径100um前後のウニ卵細胞をマイクロ流路に流した場合に流れ分布と細胞位置・形状が同時計測できることを流速1m/sを超える場合でも確認した．2) ブアン固定したウニ卵細胞と通常のウニ卵細胞をマイクロ流路内に流した場合，細胞の硬さにより、流速に比例した形で円形度に基づく画像特徴量に違いがあり，これらの情報を実時間判別できることを確認した．3) 産卵後の時間経過とともに細胞の硬さが徐々に柔らかくなることを定量的に計測できることを確認した。C) 高速搬送される細胞に対する瞬時細胞ブロブ解析: 1) B)のシステムに細胞の大きさ、透明度、円形度を瞬時に計算可能とする画像処理機能をハードウェア実装した。2) 受精したウニ卵細胞の成長の時間遷移を統計的かつ実時間解析できることを確認し、セルソーティングに向けた瞬時細胞ブロブ解析を2000fps以上の速度で実現した。3) 構築したシステムの最終的な性能評価を行い、バイオアセンブラのハイスループット化に向けた細胞アクティブセンシングの応用展開について検討した。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of Robotics and Mechatronics
巻: Vol. 25 No.4 ページ: 586～595
IEEE Transactions on Automation Science and Engineering
巻: - ページ: -
10.1109/TASE.2013.2292583 (early access articles)
