Research

MEMS班では、次のようなテーマを軸に研究を行ってます。

 MEMS班では,MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて細胞の相互作用や細胞の配置技術についての研究を行っています.MEMS技術とは微細加工技術のことでマイクロオーダーでの微細構造物の作製が可能な手法です.この技術と電気,流体を組み合わせることで細胞を任意の場所に配置し,生体外での模擬生体組織の作製や細胞間の相互作用を評価が可能なデバイスの開発を行っています.この研究により薬剤スクリーニングの効率化,神経再生医療の実現に貢献することができます.
 また,疾病と治療、健康と予防、および障害と安全に関わる研究により医療用デバイス、バイオアクチュエータ・バイオセンサーの開発を行っています。その応用として、診断/薬送達デバイスの設計製作,生体模倣材料創製技術を行っています。

 

神経細胞の細胞間距離による相互作用評価用マイクロアレイの開発

Keywords:MEMS技術,マイクロアレイ,神経細胞,神経ネットワーク

交通事故や転落事故によっての脊髄損傷患者は世界中で100万人以上と言われている。そのため脊髄損傷での運動機能および感覚機能の麻痺が問題となっている。近年、ES細胞やiPS細胞が樹立され、これらの多能性幹細胞移植による神経再生医療の研究が盛んに行われている。移植された神経細胞と患者側の神経ネットワークとの相互作用を解明することは神経再生医療の研究において重要である。そのため神経再生医療実現に向け神経細胞間での相互作用評価する研究を行っている。

マイクロピラー
図1 作製したマイクロピラーとトラップされた神経細胞

【研究テーマ】
1. 神経細胞の相互作用評価用アレイチップの開発書類

 

誘電泳動法によるPC12Dパターニング用Bio-MEMSデバイスの開発

Keywords:MEMSデバイス,神経細胞,神経パターンニング

薬剤スクリーニング法は微細加工技術の発展により安価で簡便なシステムやハイスループットな評価システムとして展開されている。しかし、薬剤投与される生体組織の形状が制御されておらず、新薬候補の化合物の機能を正確に評価できていないといった問題があった。そのため誘電泳動という細胞に直接触れることなく迅速に大量の細胞操作が可能な細胞操作法を用いて、神経ネットワークを構成する神経細胞の数および神経細胞同士の軸索方向を制御可能なBio-MEMSデバイスの開発を行っている。

DEP
図1 誘電泳動による神経細胞パターンニング

【研究テーマ】
1. 誘電泳動による細胞パターニング可能なデバイスへの改良書類

 

3次元自動血管探索手法の開発

Keywords:血管位置自動探索,近赤外光,皮膚組織ファントム,光切断法,自動採血

近年,手術および採血において多量出血や神経損傷などの医療事故が問題となっています.そのことから,血管位置探索を行うために高い生体透過性を有し,ヘモグロビンを吸収しやすい近赤外光を対象に照射することで,細い血管および脂肪に覆われている血管の可視化が可能となり,様々な医療事故の防止に繋がると期待されています.Optics班では近赤外光を用いて,腹腔鏡,内視鏡に搭載することを目的としたシステムおよび採血システムの開発を行っています。

可視化血糖値計測装置
  図1 近赤外光で可視化した血管          図2 自動血糖測定装置

【研究テーマ】
1. 全自動自己血糖値計測用携帯型HMS機器の開発書類
2. 血糖値計測用自動血管探索・自動採血デバイスの開発書類
3. Development of Blood Vessel Search System Using Near-infrared Light for Laparoscopic Surgery書類

 

エネルギーハーベスティングによる生体内埋め込み型振動発電デバイスの開発

Keywords:エネルギーハーベスティング,振動発電,生体内埋め込み型医療デバイス,ユビキタス医療,圧電材料

近年、心臓ペースメーカーなどの生体内埋め込み型医療デバイスが実用化されていますが、電池交換のための再手術が患者の身体的、精神的な負担となっています。そこで、圧電材料を用いて生体内の振動を利用して発電し、生体内埋め込み型医療デバイスの電力を補う振動発電デバイスの開発を行っています。また、高出力の発電のために、生体内の低周波の振動を高周波に変換する周波数変換システムの開発にも取り組んでいます。

EH
図1 振動発電デバイスの概念図

【研究テーマ】
1. ユニモルフ型圧電片持ち梁を用いた磁力誘起型低周波振動発電システムの開発書類

 

新規無鉛生体圧電材料シリコン酸マグネシウムの創製技術の開発

Keywords:MgSiO3,圧電材料,第一原理計算,スパッタリング,混晶化,多層薄膜

新規生体適合圧電材料の開発と開発した圧電材料の高性能化を目指して研究を行っています。これまでに第一原理計算と呼ばれる解析手法を用いて分子設計を行い、スパッタリングによって創製を行うことで新規生体適合圧電材料であるMgSiO3を開発しました。しかし、純粋なMgSiO3の性能は従来材料と比較して低いため、創製条件の変更や他元素を添加することで高性能化を試みています。また、圧電材料を用いたデバイスの作製も行っています。

薄膜1薄膜2
  図1 シリコン酸マグネシウムの構造        図2 創製した薄膜のSEM観察像

【研究テーマ】
1. 高結晶化度MgSiO3薄膜創製のための ポストアニール温度探索書類
2. 生体適合元素添加による高圧電特性MgSiO3(Si0.75 M0.25)O3)混晶薄膜の創製書類

 

 

研究活動について

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