高速視覚フィードバックを用いた微生物群による能動的マイクロセンシングデバイス

基于使用高速视觉反馈的微生物群落的主动微传感装置

• 批准号: 06J10217
• 负责人: 尾川 順子
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10217/
• 关键词: 微生物; マイクロセンサ; マイクロデバイス; ゾウリムシ; 電気走性; 軌道計画; 3次元制御; インタラクション; カルシウムイメージング; 非ホロノミック性

本研究は微生物を「自律性,能動性,適応性を有する多機能で高性能なマイロデバイス」として捉えることにより,微生物群の生理機能や協調関係を積極的に利用し,外部からの動的制御により微生物系にプログラマブルなセンシング機能を付加した,能動的マイクロセンシングシステムの実現を目的とするものである本年度は微生物センシングシステムの実現可能性を実験的に検証するとともに,付随分野について検討をすすめた.具体的には,1.ゾウリムシから抽出したセンシング情報をフィードバックするセンサフィードバック実験を進めた.2.ゾウリムシ数理モデルを元に,Lyapunov法を用いた軌道計画手法を昨年に引き続き検討し,数値実験により高い収束性を示した.3.微生物トラッキングシステムをさらに改良し,ゾウリムシ遊泳運動を以前より安定して高感度で計測できるようになった.4.微生物トラッキング顕微鏡をホヤ精子に対しても応用し,ゾウリムシよりさらにトラッキング困難な対象に対しても有用であることを確認した.5.ゾウリムシ電気走性の3次元データ取得手法,および3次元制御手法を確立し,1自由度および2自由度の運動制御実験に成功するとともに,3次元空間内へのトラップなどを実現した.6.Triton X-100 モデルの作成やエタノールショック等の基本的な実験技術を習得し,ウェット実験手法の実現可能性を検討した.7.微生物のマイクロセンシング機能・運動制御技術をさらに一歩すすめ,人間と微生物の自在なインタラクションを創出するための基礎実験を行った.ゾウリムシの運動を体現するアバタロボットにより,ユーザと微生物間の豊かな実世界インタラクションを実現した.

This study は microbial を "self-discipline, initiative, pleasant to 応 を have す る function more で high-performance な マ イ ロ デ バ イ ス" と し て catch え る こ と に よ り, microbiota の physiology や coordination masato を positive に use し, external か ら の moving suppression に よ り microbial system に プ ロ グ ラ マ ブ ル な セ ン シ ン グ function を plus し た, motile マ イ ク ロ セ ン シ ン グ シ ス テ ム の purpose be presently を と す る も の で あ る this year は microbial セ ン シ ン グ シ ス テ ム の be を likely now be 験 of に 検 card す る と と も に, pay with eset に つ い て beg を 検 す す め た. Specific に は, 1. ゾ ウ リ ム シ か ら spare し た セ ン シ ン グ intelligence を フ ィ ー ド バ ッ ク す る セ ン サ フ ィ ー ド バ ッ ク be 験 を into め た. 2. ゾ ウ リ ム シ mathematical モ デ ル を yuan に, Lyapunov method を with い た rail project technique を yesterday in に lead き 続 き 検 for し, the numerical be 験 に よ り high い 収 sex を beam in し た. 3. Microbial ト ラ ッ キ ン グ シ ス テ ム を さ ら に improved し, ゾ ウ リ ム を シ swimming before よ り settle し て Gao Gan degrees で measuring で き る よ う に な っ た. 4. Microbial ト ラ ッ キ ン グ 顕 micromirror を ホ ヤ sperm に し seaborne て も 応 し, ゾ ウ リ ム シ よ り さ ら に ト ラ ッ キ ン グ difficult な like に seaborne seaborne し て も useful で あ る こ と を confirm し た. 5. ゾ ウ リ ム シ electric 気 go sexual の 3 dimensional デ ー タ technique, お よ び し を established system of three dimensional equestrian method, 1 dof お よ び 2 dof の royal be movement system 験 に successful す る と と も に, 3 dimensional space へ の ト ラ ッ プ な ど を be presently し た. 6. Triton X - 100 モ デ ル の made や エ タ ノ ー ル シ ョ ッ ク の such as basic な be 験 し を acquisition technology, ウ ェ ッ ト be 験 gimmick の possibility be now を beg し 検 た. 7. Microbial の マ イ ク ロ セ ン シ ン グ function, motion suppression technology を さ ら に one step す す め, human と microbial の comfortable な イ ン タ ラ ク シ ョ ン を hit す る た め の basis be 験 を line っ た. ゾ ウ リ ム シ の motion を reflect す る ア バ タ ロ ボ ッ ト に よ り, ユ ー ザ と among microbes の bungo か な be world イ ン タ ラ ク シ ョ ン を be presently し た.

项目成果

高速ビジョンによるトラッキングを用いた3次元空間内での微生物運動制御

使用高速视觉跟踪控制 3D 空间中的微生物运动

• 发表时间: 2007
• 作者: 長谷川 健史;尾川 順子;奥 寛雅;石川 正俊
• 通讯作者: 石川 正俊

高速ビジュアルフィードバックを用いたトラッキング顕微鏡によるホヤ精子運動の長時間長距離観察

使用高速视觉反馈的跟踪显微镜远距离观察海鞘精子运动

• 发表时间: 2008
• 作者: 柴 小菊;奥 寛雅;尾川 順子;石川 正俊;吉田 学
• 通讯作者: 吉田 学

ゾウリムシをロボットに〜微生物と高速ビジョンが拓くマイクロバイオロボティクス

草履虫作为机器人——微生物和高速视觉开创的微生物机器人

• 发表时间: 2007
• 作者: 尾川 順子;長谷川 健史;奥 寛雅;石川 正俊;尾川 順子
• 通讯作者: 尾川 順子

Bio-mechanisms of swimming and flying : fluid dynamics, biomimetic robots, and sports science

• 发表时间: 2008
• 作者: 加藤 直三;上村 慎治

Organized Motion Control of a lot of Microorganisms Using Visual Feedback

使用视觉反馈对大量微生物进行有组织的运动控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation
• 作者: Kiyonori Takahashi;Naoko Ogawa;Horomasa Oku;Koichi Hashimoto
• 通讯作者: Koichi Hashimoto