光応答筋組織を駆動・制御源に用いたマイクロマシン開発に関する研究

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高いエネルギー効率を持つ筋肉を駆動源に利用したアクチュエータはマイクロデバイスの新しい基盤技術として期待できる。そこで遺伝子組換え技術を用いて光受容イオンチャネル遺伝子を組み込み、光に応答する筋組織を作製した。その結果、青色光（470 nm）を照射すると照射パターンに同期した収縮活動を誘発することができた。光刺激により引き起こされる筋収縮によって発生する変位量や力を定量的に測定するために、微細構造体をソフトリソグラフィにより作製した。開発した構造体に組み込んだ筋組織を光刺激して過渡応答特性を解析し、アクチュエータを正確に制御する最適な光強度やパターンの制御変数を導出した。また生体外（in vitro）で機能的な筋組織を細胞から再構築するために、筋細胞のパターニングを試みた。一方向に配向させた筋細胞はコントロール群と比較して、配向度や応答性、収縮性について向上することが認められた。光を入力制御媒体とした光応答性筋肉（筋細胞）は外部との電源供給や通信制御のための配線が不要となる画期的なワイヤレスアクチュエータ創製に有用であることを示した。