非接触硬さセンシングと再生医療への応用

非接触式硬度传感及其在再生医学中的应用

• 批准号: 08J01124
• 负责人: 田中 信行
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01124/
• 关键词: 非接触センシング; 再生医療; アクティブセンシング; 細胞シート; 粘弾性; 有限要素解析; 逆問題; 非線形問題; ポイント型センシング; 引きつれ効果; 変形モデル; シミュレーション; 生体組織; 変形モデリング

皮膚や心筋といった組織が機能不全に陥った際に,これらの機能回復のために自身の健常な細胞から作製した細胞シートを移植するという再生医療が行われている.本研究では,硬さによる細胞シートのバイアビリティ(生存能)評価のため,10μmオーダの厚さしかない細胞シートの非接触センシング手法による品質評価を目指し,以下3項目の研究を行っている.1.細胞シートの非接触表面力学特性評価空気噴流を用いて1mNオーダの印加力を高い再現性で印加できるシステムを構築し,細胞シートの表面変形計測,培地液体の挙動観察を行っている.培養環境の違いによる細胞シートの品質変化を比較するため通常の培地,アクチンフィラメントの重合を阻害した環境でそれぞれ実験を行っている.2.対象物変形を考慮した流体力キャリブレーション流体噴流を用いた非接触力印加を行う際には,実験時に計測対象に加わる力の大きさを直接計測することが難しいため,事前に流体力キャリブレーションをする必要がある.しかしながら,皮膚や細胞シートを対象とした力印加においては,対象物の変形に依存して流体力が変動してしまう.本研究では理論・シミュレーション・実験の3つの観点から流体力の変動が最大2倍にも達することを明らかにし,変形形状が既知である条件において流体力変動が補正できることを示している.3.生体粘弾性モデルの特性評価本研究では柔軟物の粘弾性モデルとして,引きつれ効果と方向依存型応答の両方を表現可能なバネ・ダンパネットワークモデルを取り扱っている.実験で得られた粘弾性パラメータを用いることでモデル変形と実際の変形とがよく一致することを確認しているが組織の特性をどれくらい幅広く表現可能であるかという点はよくわかっていなかった,そこで有限要素解析との比較を行い,ポアソン比の効果は表現できないものの,人肌のような生体柔軟組織(ポアソン比=0.48)であれば本モデルが利用可能であるということを明らかにしている.

Skin, muscle, and tissue dysfunction, and the recovery of its own healthy cells, and cell transplantation, and regenerative medicine. In this study, the quality evaluation of the cell structure was conducted in a non-contact method for evaluating the cell structure with a thickness of 10 μm. The following three items were studied: 1. Evaluation of the mechanical properties of the non-contact surface of the cell structure; 2. Cell surface profile measurement, culture fluid dynamic observation. The quality of the cell in the culture environment is compared with that in the normal culture environment. The contact resistance of the cell in the culture environment is compared with that in the normal culture environment. 2. The shape of the image is considered. The fluid force is measured directly. Before the event, it was necessary to The skin and cells are dependent on the shape of the object, and the fluid forces are dependent on the shape of the object. This study is based on the theory of fluid dynamics. 3. Evaluation of biological viscosity. 3. Evaluation of biological viscosity. 4. Evaluation of biological viscosity. The results of this study are direction-dependent responses, and the performance of these responses may vary. The results of finite element analysis and comparison are consistent with the results of tissue characterization. The results of finite element analysis are consistent with the results of tissue characterization. The soft tissue of human muscle (ratio =0.48) is not available.

项目成果

Stiffness Estimation for Living Tissue by Point-type Displacement Measurement

通过点式位移测量估计活组织的刚度

• 发表时间: 2010
• 作者: Nobuyuki Tanaka;Mitsuru Higashimori;Makoto Kaneko;Imin Kao;田中信行;田中信行;田中信行;Nobuyuki Tanaka;田中信行;Nobuyuki Tanaka;Ryouhei Uchida;Nobuyuki Tanaka
• 通讯作者: Nobuyuki Tanaka

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Noncontact Active Sensing for Viscoelastic Parameters of Tissue with Coupling Effect

耦合效应组织粘弹性参数的非接触式主动传感

• 发表时间: 2011
• 期刊: IEEE Transactions on Biomedical Engineering
• 影响因子: 4.6
• 作者: Nobuyuki Tanaka;Mitsuru Higashimori;Makoto Kaneko;and Imin Kao
• 通讯作者: and Imin Kao

Inverse Problem for Stiffness Sensing of Living Soft Tissue

活体软组织刚度传感的反问题

• 发表时间: 2010
• 作者: Nobuyuki Tanaka;Mitsuru Higashimori;Makoto Kaneko;Imin Kao;田中信行;田中信行;田中信行;Nobuyuki Tanaka
• 通讯作者: Nobuyuki Tanaka

Cell Sheet Stiffness Sensing without Taking Out from Culture Liquid

无需从培养液中取出即可检测细胞片硬度

• 发表时间: 2010
• 作者: Nobuyuki Tanaka;Mitsuru Higashimori;Makoto Kaneko;Imin Kao;田中信行;田中信行;田中信行;Nobuyuki Tanaka;田中信行;Nobuyuki Tanaka;Ryouhei Uchida
• 通讯作者: Ryouhei Uchida