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Biomedical swimming micro robot

生物医学游泳微型机器人

基本信息

批准号：
17J06966
负责人：
山中俊郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，生体医用ロボットに適した新規のマイクロスケール推進泳動機構を提案・開発し，そのコンポーネントとしての有効性を実証し，その産業価値を明確にすることを目的としている．具体的には，泳動推進機構を100μm以下で製作し，自己推進速度30μm/sを達成する．目的達成のため次の4項目，1.泳動推進原理の実証，2.マイクロスケールプロトタイプの製作，3.推進速度評価，4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示，を実施する計画であった．前年度は上記実施項目のうち1～3を実施した．まず，新規コンセプトとして，生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と，その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進機構とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した．フォトリソグラフィによって約100μmのプロトタイプを製作し，これを用いた推進速度評価実験を実施して，最大推進速度35μm/sを達成した．本年度は上記4を実施した．この自己推進速度の物理モデルを精確に導出し，この物理モデルに基づき設計論を整理した．特に小型するほど高速化することを理論的に示した．将来的には生体内での医療処置への応用，特に推進モジュールとしての利用が期待される．例えば，血管へのカテーテルガイドワイヤ挿入時の先端牽引機構や，人工授精時の精子の補助推進機構，抗がん剤などの搬送機構などが考えられる．ただし，速度・方向制御，歩留まりの向上，血球や血管への固着防止，免疫系による排除の回避，生体適合性の保証が課題として残る．本年度の成果公開については，査読付き国際学会発表1件，査読無し国内学会発表1件を実施した．また，査読付き外国語論文誌に1件掲載された．

This study aims to develop a new mechanism for the advancement of swimming in biomedical applications, and to demonstrate the effectiveness of the new mechanism for the advancement of swimming in biomedical applications. The specific requirements are that the swimming propulsion mechanism should be manufactured below 100μm, and the propulsion speed should be 30μm/s. 4 items to achieve the goal: 1. Demonstration of swimming propulsion principle, 2. Production of swimming propulsion equipment, 3. Evaluation of propulsion speed, 4. Suggestion of design theory and construction, industrial application possibility, and implementation plan. The previous year, the implementation of the project on the record 1~3, implementation of the The new regulation is aimed at generating potential differences in the supply of possible substances to organisms, and the reaction of electrical permeation currents in fuel cells, and the development of electrical permeation propulsion mechanisms. The maximum propulsion speed of 35μm/s was achieved when the propulsion speed was evaluated. This year's record is 4. The physics of propulsion speed is derived accurately. The physics of propulsion speed is based on the design theory. The theory of miniaturization In the future, medical treatment in vivo is expected to be used to promote the development of the disease. For example, when the blood vessel is in the early stage, the leading drag mechanism, when the artificial insemination is in the sperm, the auxiliary propulsion mechanism, and the anti-transfer mechanism. Speed and direction control, pace and upward movement, prevention of blood vessel fixation, elimination and avoidance of immune system, and assurance of biological fitness. The results of this year have been published in the public, and 1 report has been issued by the International Society and 1 report has been issued by the National Society. A foreign language journal was published.