昆虫細胞を用いた耐環境自律型駆動デバイスの創成

利用昆虫细胞打造耐环境自动驾驶装置

• 批准号: 08J09281
• 负责人: 秋山 佳丈
• 金额: $ 0.38万
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09281/
• 关键词: バイオアクチュエータ; 昆虫細胞; 背脈管; マイクロロボット

近年、筋肉細胞をマイクロアクチュエータとして活用しようという研究がおこなわれているが、それらはラットの心筋細胞を用いているため、細胞培養しその収縮能を維持するため、精密な環境の制御が必要であった。そのために、頻繁な培養液の交換、インキュベータ(37℃、5%CO_2)の使用が必要不可欠であり、デバイスの応用範囲が限定されておいた。また、細胞の寿命も1週間程度であった。そこで、本研究では培養条件に寛容な昆虫の心臓である背脈管組織およびその細胞に着目し、そのバイオアクチュエータとしての応用を試みた。まず、培養条件の検討をおこなった結果、TC-100培地おいて最大130日に渡って自律的収縮を続けることが分かった。そこで、背脈管をマイクロピラーアレイにアセンブリし、自律的収縮によりマイクロピラーを駆動することに成功した。また、駆動可能な温度域は、5〜35℃であった。次に、その背脈管組織の収縮の制御法として、電気的刺激および化学的刺激を評価した。まず、電気パルス刺激により、わずか約50msの遅れで背脈管の収縮を引き起こすことができることを確認した。さらに、10Hz以上の周波数の電気刺激を与えることにより、収縮状態を維持できることが分かった。また、甲殻類心活性ホルモン(CCAP)を添加することにより、一時的に背脈管の収縮を活性化し、自律的収縮の周波数を一時的に4倍以上増幅できることが分かった。最後に、シリコンゴム製のマイクロ構造体に背脈管をアセンブリすることにより、世界で初めて室温にて自律的に駆動するマイクロバイオロボットを実証した。

In recent years, brawn cell を マ イ ク ロ ア ク チ ュ エ ー タ と し て use し よ う と い う research が お こ な わ れ て い る が, そ れ ら は ラ ッ ト の heart muscle cells を use い て い る た め, cell culture し そ の 収 shrinkage can を maintain す る た め, precision な environment の suppression が necessary で あ っ た. そ の た め に, frequent の な the culture exchange, イ ン キ ュ ベ ー タ (37 ℃ and 5% CO_2) の use が need not owe で あ り, デ バ イ ス の 応 with van 囲 が qualified さ れ て お い た. Youdaoplaceholder0, the degree of cell <s:1> lifespan また within one week であった. そ こ で, this study で は culture conditions に understanding let な insects の heart viscera で あ る back vascular tissue お よ び そ の に し, wear そ の バ イ オ ア ク チ ュ エ ー タ と し て の try を 応 み た. Beg を ま ず, culture conditions, の 検 お こ な っ た results, TC - 100 petty お い て 130 largest に crossing っ て 収 shrinkage of self-discipline を 続 け る こ と が points か っ た. そ こ で, back vascular を マ イ ク ロ ピ ラ ー ア レ イ に ア セ ン ブ リ し, self-discipline of 収 shrinkage に よ り マ イ ク ロ ピ ラ ー を 駆 dynamic す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0, 駆 possible temperature range な, 5 to 35℃であった. The following are the comments on に, そ, <s:1> dorsal vascular tissue <s:1> contraction control method と <s:1> て, electrical stimulation および, chemical stimulation を, 価 and た. ま ず, electricity 気 パ ル ス stimulus に よ り, わ ず か about 50 ms の 遅 れ で back vascular の 収 shrinkage を lead き up こ す こ と が で き る こ と を confirm し た. さ ら に, more than 10 hz の cycle for の 気 stimulate を and え る こ と に よ り, 収 shrinkage state を maintain で き る こ と が points か っ た. ま た, crustaceans heart activity ホ ル モ ン (CCAP) を add す る こ と に よ り に back at vascular の 収 shrinkage を activeness し, self-discipline of 収 shrinkage の cycle for を に 4 times more than a good picture で き る こ と が points か っ た. Final に, シ リ コ ン ゴ ム system の マ イ ク ロ constructs に back vascular を ア セ ン ブ リ す る こ と に よ り, the early で め て room temperature に て self-discipline に 駆 dynamic す る マ イ ク ロ バ イ オ ロ ボ ッ ト を card be し た.

项目成果

昆虫背脈管組織を用いた長期間室温で駆動するバイオアクチュエータの創製

利用昆虫背部血管组织创建可在室温下长时间运行的生物执行器

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本ロボット学会誌 26(6)
• 作者: 秋山佳丈;寺田玲子;岩淵喜久男;古川勇二;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

Culture of Insect Heart Muscle Tissue and Its Applicability to Bio-Actuators

昆虫心肌组织的培养及其在生物执行器中的应用

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceedings of the 2008 MRS Spring Meeting 1096E
• 作者: Y. Akiyama;K. Iwabuchi;Y. Furukawa;K. Morishima
• 通讯作者: K. Morishima

昆虫背脈管組織を用いたバイオアクチュエータの温度依存性の評価

利用昆虫背部血管组织评估生物执行器的温度依赖性

• 发表时间: 2008
• 作者: 秋山佳丈;岩淵喜久男;古川勇二;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

昆虫背脈管組織を用いた自律移動型マイクロロボットの実証

利用昆虫背部血管组织演示自主移动微型机器人

• 发表时间: 2008
• 作者: 秋山佳丈;岩淵喜久男;古川勇二;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

マイクロ流体デバイスへの応用を目指した長期間室温で自律拍動する昆虫心臓組織の制御法検討

研究在室温下长时间自主跳动的昆虫心脏组织的控制方法，旨在应用于微流体装置

• 发表时间: 2008
• 作者: 秋山佳丈;岩淵喜久男;古川勇二;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐