ハプティック・フォース・フィードバックによるフェムトニュートン細胞触診法の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380403
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 湊 小太郎 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (00127143)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅 幹生 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (00294281) ; 杉浦 忠男 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (60304010)
• Keywords: 光ピンセット / 細胞触診 / ハプティックデバイス / 力計測 / ナノテクノロジー

Research Abstract

本研究の目的は、光ピンセットで捕捉した粒子を細胞に接触させて、そのときの反力をハプティック・デバイスによる力覚として術者にフィードバックするシステムを構築し、細胞触診法を確立することである。開発したシステムを用いて様々な試料に対しての接触実験を行って基礎データの収集し、反力発生のメカニズムについて考察した。
1)ダブルビームへの拡張:
固定されていない細胞や細胞膜の特定部分を触診するために、2本目のレーザー光を入射して2本のレーザービームで光ピンセットして触診できるようにシステムを拡張した。
2)触診基礎データの収集:
ヒト繊維芽細胞を用いて触診データを取得する実験を行った。現時点では、安定してデータを得るに至らず、次年度の課題としている。また触診時の細胞のモデリングを試みた。マクロ世界での触覚の提示方法について検討した。
3)反力発生のメカニズム:
細胞膜や染色体、DNAで発生する反力は未知の内部構造によって発生するものが含まれると考えられるので、触診データの測定結果から試料の内部の構造について推定する手法を考案した。細胞の膜骨格構造やそれを支える細胞内の骨格構造についての知見を得る方法について検討した。

Research Products

• [Publications] T.Ota, T.Sugiura, S.Kawata, M.Neil, T.Wilson: "Enhancement of Laser Trapping Force by Spherical Aberration Correction Using a Deformable Mirror"Jap.J.Appl.Phys.Lett.. 42巻・6B号. L701-L703 (2003)
• [Publications] O.Oshiro, T.Sugiura, K.Chihara, S.Kawata: "An Ultrasound Catheter Using Laser-Induced Breakdown"Jpn.J.Appl.Phys. 42巻・5B. 3233-3236 (2003)
• [Publications] M.Suga, M.Taya, K.Minato, K.Yamamura, H.Tomohisa, M.Komori, T.Takahashi: "A Measurement System for the Behavior of Children with Developmental Disorder Using an Omnidirectional Camera"Systems and Computers in Japan. 34巻・2号. 23-31 (2003)
• [Publications] M.Suga, T.Matsuda, K.Minato, O.Oshiro, K.Chihara, J.Okamoto, O.Takizawa: "Measurment of in vivo Local Shear Modulus Using MR Elastography Multiple Phase patchwork Offsets"IEEE Trans, on BME. 50巻・7号. 908-915 (2003)
• [Publications] 佐藤哲大, 菅幹生, 湊小太郎, 米倉義晴, 椛沢宏之: "局所的非対称部位を有する頭部MR画像の対称軸検出法"生体医工学. 41巻・4号. 392-398 (2003)