Information embedding in living organisms by electrically-induced bubbles and information transfer via functional interfaces

通过电致气泡将信息嵌入到生物体中，并通过功能接口进行信息传输

• 批准号: 22H00198
• 负责人: 山西 陽子
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00198/
• 关键词: マイクロデバイス; 電界誘起気泡; 機能性界面; 情報埋め込み; 人工物導入; 生体組織

本研究では電界誘起気泡による金属から生体組織までの幅広いターゲットへ金属を埋込する技術を発展させ，生体界面を物理的刺激によってアクティブに制御することにより生体組織等に情報を埋込む実装技術を完成させ，外部から接触・非接触にセンサをアプローチして情報伝達することを目標としている．本技術は表面に薄膜電極を貼る技術とは一線を画し，実際に表層に低侵襲に情報を埋め込んでいるためこれまでになくロバストかつ安定にウェットな生体内外の情報伝達を行う技術である．情報の種類は磁性情報，遺伝子，機能性材料などを対象とし，情報量や埋め込む深さにおいてもターゲットの物性に応じてμmオーダで制御可能とし幅広いセンサに対応するものとする．2022年度は電界誘起気泡の気液界面の還元作用によって磁性情報としてパーマロイを析出することに成功した．今後は高磁性材料の品質を高め生体組織への適用を可能にする機能を生み出すものとする．また，同じく電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功し，特定の波長の光を吸収させ，光応答性アクチュエータを創生した．今後は金属イオン溶液の濃度やパルス電圧の周波数の検討を行い，本手法における高精度な金属ナノ粒子の粒径制御を目指す．最終的には波長選択性を有するソフトアクチュエータへ繋げ，生体組織への適用を可能にし生体内外の情報伝達の技術へと繋げて行く．

This study aims to develop technologies for electrically induced bubbles in metals, biological tissues, and buried metals. The technology of thin film electrode on the surface is a new line of drawing, and in fact, the surface layer has low invasion and information transmission technology. The type of information is magnetic information, genetic material, functional material, and the amount of information. The amount of information can be used to control the physical properties of the material. In 2022, the magnetic information can be used to induce the formation of bubbles and the formation of liquid interfaces. In the future, the application of high quality magnetic materials to biological tissues will be possible. In addition, the electron field induces bubbles and the reduction of the interface between the gas and the liquid. The synthesis and accumulation of gold particles on the surface of the gas field are successful. The absorption of light at specific wavelengths and the creation of optical responsivity are successful. In the future, in the study of the concentration of metal solution, the frequency of electric voltage, the method of high precision metal particle size control is pointed out. The ultimate goal is to provide wavelength selectivity, flexibility, and flexibility for the application of biological tissue technology to information transmission in and out of organisms.

项目成果

マイクロプラズマバブルを用いたハイドロゲルへの金属堆積

使用微等离子体气泡在水凝胶上沉积金属

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙橋 晴菜;山下 優;佐久間臣耶;山西陽子
• 通讯作者: 山西陽子

Deposition of Multiple Metal Species on Hydrogels Using Micro-plasma-bubbles

使用微等离子体气泡在水凝胶上沉积多种金属物质

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruna Takahashi;Yu Yamashita;Shinya Sakuma;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi

Emergent Functions of Electrically-induced Bubble

电致气泡的突生函数

• 发表时间: 2022
• 作者: Wang Han;Fujisawa Takeshi;Sato Takanori;Mori Takayoshi;Sakamoto Taiji;Yamashita Yoko;Imada Ryota;Nakajima Kazuhide;Saitoh Kunimasa;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi

Modeling and analysis of Mciro-plasma bubbles with electric field concentration

电场集中微等离子体气泡的建模与分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yu Yamashita;Shinya Sakuma;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi

流体医工学研究室

流体医学工程实验室