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

基本信息

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

项目摘要

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.

当皮肤或心肌等组织出现功能障碍时，再生医学涉及移植由自身健康细胞制成的细胞片，以恢复这些功能。为了评估目的，我们的目标是使用非接触传感方法评估厚度为10μm量级的电池片的质量，并正在进行以下三项研究： 1.非接触式电池表面机械性能评估使用空气喷射的高作用力。我们建立了一个可以重复施加电压来测量细胞片表面变形并观察培养基液体行为的系统。为了比较由于培养环境差异而导致的细胞片质量变化，我们使用普通培养基和肌动蛋白丝在受抑制的环境中聚合。 2.考虑物体变形的流体力校准当使用流体射流施加非接触力时，需要在实验过程中直接测量施加到测量物体上的力的大小，因为预先进行流体力校准是困难的。 ,然而，当对皮肤或细胞片施加力时，流体力会根据物体的变形而波动。在本研究中，我们研究了三个观点：理论、模拟和实验。流体力的波动高达两倍。结果表明，在已知变形形状的情况下，可以对流体力波动进行校正。3.生物粘弹性模型的特性评估本研究中，作为柔性物体的粘弹性模型，可以对阻力效应和方向进行校正可以表达两种依赖反应。我们正在处理一个柔性弹簧/阻尼器网络模型。我们已经通过使用通过实验获得的粘弹性参数确认了模型变形和实际变形匹配良好，但我们不确定它是否可以表达多广泛的组织特性。由于还不太理解，所以我们将其与有限元分析进行比较，发现虽然无法表达泊松比的影响，但该模型可以用于人体皮肤等生物软组织（泊松比=0.48）。那。