筋細胞によるメカノケミカルカップリング型バイオアクチュエータに関する研究

利用肌肉细胞的力化学耦合型生物执行器的研究

• 批准号: 19016008
• 负责人: 森島 圭祐
• 金额: $ 5.38万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19016008/
• 关键词: マイクロマシン; 知能機械; マイクロ・ナノデバイス

化学エネルギだけで力学的に動作する心筋細胞や骨格筋細胞に着目し, 既存にない新しいバイオアクチュエータや流体駆動デバイスの開発や高分子ソフトアクチュエータと筋細胞を融合したデバイスによる流体駆動デバイスの試作を行ってきた. しかしながら, 駆動力として用いている細胞自身の発生力向上が重要な要素である. そこで, 細胞に力学的な刺激を与える手法に着目した. 生体内の細胞は血流や心臓の拍動, 筋肉の動きなど, 常に外部から力学的刺激を受けている. 細胞はこのような刺激に応答し, 配向や形状を変化させることで機能を維持している。力学刺激に対する細胞の特性の中で, 伸展した方向に対して垂直に配向することがよく知られている. この特性を利用することで, 細胞の発生力の向きが制御でき, より効率的にバイオアクチュエータの発生力を向上できる. つまり, 細胞に力学的な刺激を与えることで, 人間が行う筋力トレーニングと同じ効果を得ることができる. これまで細胞に力学刺激を与える様々な装置が開発されている. しかしながら既存の細胞刺激装置は, ステッピングモータや真空ポンプ駆動であるため, 大型, 高価, 振動などの課題点が挙げられる.そこで我々は, IPMCと呼ばれる高分子アクチュエータを用いて, これまでにない小型でシンプルな細胞刺激装置を提案し, IPMCを用いて細胞に力学的刺激与える, 細胞メカニカルストレス負荷システムを設計し, 試作およびシステムを用いた細胞の刺激実験を行い, 応用の可能性を評価, 検討した。実験の結果, 先行研究における伸展刺激に対する細胞応答の報告例と一致する結果が得られた. 本研究で開発したIPMCを用いた細胞メカニカルストレス負荷システムを用いた細胞刺激に成功し, 本システムが細胞に力学刺激を与える装置として有効であることを示すことができた.

The mechanical properties of chemical engineering are studied in this paper, and the results show that the mechanical properties of the cells are closely related to the mechanical properties of the chemical mechanics. in this paper, the chemical mechanical properties of the mechanical properties of the cells are studied, and the results are as follows: in the chemical engineering, the mechanical properties of the mechanical properties, the mechanical properties and the mechanical properties of the cells. The important elements of the cell itself are important for the improvement of strength. The "stimulation" and "stimulation" techniques of cellular mechanics are looking at each other. In vivo, the blood flow and the heart beat, the muscles and muscles move, and the stimulation of external mechanics is often affected. The cells are stimulated to answer the questions, and the shape is changed, and the mechanism is able to maintain the performance. Mechanical stimuli such as cell properties, stretch direction, vertical alignment, orientation, knowledge, orientation, direction, direction, The characteristic makes use of the data, the cell is used to control the temperature, and the rate of the product is low. The stimulation of cellular mechanics is different from that of cellular mechanics, and the strength of human beings is similar to that of human beings. The mechanical stimulation of the cell and the device of the mechanical device are used to perform mechanical stimulation. The existing cell stimulation device is installed, the vacuum is operated, the vacuum is operated, the device is large, high, vibrating, and the temperature is low. The IPMC device is designed to stimulate the performance of the device. The proposal for a small cellular stimulation device is proposed. The IPMC device uses the mechanical stimulation and response of the cell. The device is designed to stimulate the load of the cell. I'm sorry, I'm sorry. To compare the results, first study the stretching stimulation and answer the notice that the results are consistent with the results. In this study, the IPMC was successfully stimulated by cell stimulation. The mechanical stimulation and the device were used to show the success of the cell stimulation.

项目成果

Design and Fabrication of Tube typed Muscle Powered Bioactuator Stimulated by Circumferential Stretching System

周向拉伸系统刺激的管式肌肉驱动生物执行器的设计与制造

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedding of the 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
• 作者: Shin Hitsumoto;Tadashi Ihara and Keisuke Morishima;Takayuki Hoshino and Keisuke Morishima;Sho Suzuki and Keisuke Morishima;Sho Suzuki and Keisuke Morishima
• 通讯作者: Sho Suzuki and Keisuke Morishima

Culture of Insect Cells Contracting Spontaneously toward an Environmentally Robust Hybrid Robotic System

培养昆虫细胞自发收缩以形成环境稳健的混合机器人系统

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Biotechnology 133
• 作者: Y. Akiyama;K. Iwabuchi;Y. Furukawa;and K. Morishima
• 通讯作者: and K. Morishima

移動運動により細胞内に導入されるナノインターフェース

纳米界面通过迁移运动引入细胞

• 发表时间: 2008
• 作者: 星野隆行;金野智浩;石原一彦;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

バイオアクチュエータの創成に向けた昆虫細胞の再構築に関ずる研究","Study on Reconstruction of Insect Cell for Bio-Actuator"

《昆虫细胞重建用于生物驱动器的研究》

• 发表时间: 2008
• 作者: 佐久間唯;秋山佳丈;岩淵喜久男;秋山義勝;大和雅之;岡野光夫;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

心臓の拍動エネルギーを電気エネルギーに変換するバイオニック発電素子の開発

开发将心跳能量转化为电能的仿生发电元件

• 发表时间: 2007
• 作者: 石坂 友自;佐藤 宏司;森島 圭祐
• 通讯作者: 森島 圭祐