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微生物群によるオーガナイズドバイオモジュール
概要
本研究は,微生物をモジュールとして情報処理機構と結合することで, 柔軟かつ多様な機能を提供する超大規模マイクロシステムの実現を目指すものである.
生物にとって, 環境変化の的確な検知とそれに対応した素早い行動は生死に関わる. そのため, 微生物も体内に高感度, 高精度なセンサとアクチュエータを発達させてきた. 本研究では微生物をセンサとアクチュエータの統合体ととらえてバイオモジュールと呼び, 複数のバイオモジュールとコンピュータを結合させるインタフェースを開発する. これにより生物と情報処理機構を融合した新しいマイクロシステムの実現を目指している.
既存のマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)技術では, システムの状態をセンシングすることが困難であり, ひとつのハードウェアはひとつの機能しか提供できない. しかし微生物は非常に優れたマイクロマシンである.したがって, 多数の微生物を協調させるフィードバック制御システムが構築できれば, 既存のMEMSの概念を超越するプログラム可能な多機能マイクロシステムが実現できる.
ビジュアルサーボ理論, ダイナミックイメージコントロール (DIC) システム, 高速可変焦点レンズなどの知見を生かし, OBM の実現に向けて研究を進めている.
- 微生物のセンシング情報の可視化 (2006-)
- ゾウリムシの非ホロノミック性と軌道計画 (2005-)
- 微生物電気走性のダイナミクスモデル (2004-)
- 走電性をもつ微生物運動制御のための電流制御型電気刺戟デバイス (2003-)
- 高速トラッキングによる微生物の運動制御(2003-)
- 微生物電気走性の継続観察システム (2003-)
参考文献
- 長谷川健史,尾川順子,奥寛雅,石川正俊:高速ビジョンによる 3 次元トラッキングを用いた電場形成下での微生物運動計測, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2007(ROBOMEC2007) (秋田,2007.5.12)/講演論文集,2A2-O06 [PDF (656K)] [Video (2.9M)]
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Trajectory Planning of Motile Cell for Microrobotic Applications, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.19, No.2, pp.190-197 (2007.4) [abstract]
- Anchelee Davies, Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Visualization and Estimation of Contact Stimuli using Living Microorganisms, 2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO2006) (Kunming, 2006.12.18)/Proceedings, pp.445-450 (2006.12) (Best Paper in Biomimetics) [PDF (317K)] *IEEE
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : A physical model for galvanotaxis of Paramecium cell, Journal of Theoretical Biology, Vol.242, Issue 2, pp.314-328 [PDF (484K)] [doi:10.1016/j.jtbi.2006.02.021] *Elsevier
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Dynamics Modeling and Real-Time Observation of Galvanotaxis in Paramecium caudatum toward Robotic Maneuvering, The 3rd International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms (ISABMEC2006) (Okinawa, 2006.7.5)/Proceedings, P02 [PDF (375K)]
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊, マイクロロボット応用のための微生物の軌道計画, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2006(ROBOMEC2006) (東京,2006.5.28)/講演論文集,2P1-A26 [PDF (118K)]
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Evaluation and Suppression of Overrun of Microorganisms using Dynamics Model for Microrobotic Application, 9th International Conference on Intelligent Autonomous Systems(IAS-9) (Kashiwa, 2006.3.8)/Intelligent Autonomous Systems 9(T.Arai et al.Eds.), pp.1015-1024, IOS Press [PDF (358K)]
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊:電気走性アクチュエーションにおけるゾウリムシの非ホロノミック性, 第23回日本ロボット学会学術講演会 (横浜,2005.9.17)/予稿集,3F14 (日本ロボット学会学術奨励賞) [PDF (598K)]
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Microrobotic Visual Control of Motile Cells using High-Speed Tracking System, IEEE Transactions of Robotics, Vol.21, No.4, pp.704-712 (2005.8) [PDF (1.1M)] [doi:10.1109/TRO.2005.844686] *IEEE (IEEE Xplore 上の PDF は巻号・発行月を示すヘッダに誤植がありますのでご注意下さい)
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Microrobotic Control of Paramecium Cells using Galvanotaxis, 2005 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO2005) (Macau, 2005.7.3)/ROBIO'05 Workshop on Biomimetic Robotics and Biomimetic Control, pp.23-35 [PDF (3.1M)]
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊:ゾウリムシ電気走性のダイナミクスモデルによるオーバランの評価, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2005(ROBOMEC2005) (神戸,2005.6.11)/講演論文集,2P1-N-078 [PDF (160K)]
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊:ゾウリムシ電気走性のダイナミクスモデル, 第5回計測自動制御学会制御部門大会 (仙台,2005.5.27)/資料,pp.691-694
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊:高速トラッキングを用いたゾウリムシの運動制御, 計測自動制御学会第5回制御部門大会(仙台市,2005.5.27)/資料, pp.687-690
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Dynamics Model of Paramecium Galvanotaxis for Microrobotic Application, 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA2005) (Barcelona, 2005.4.19)/Proceedings, pp.1258-1263 [PDF (341K)] *IEEE
- 山根淳,尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊.ゾウリムシの運動制御のための電流制御型電気刺激デバイス, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2004(ROBOMEC2004) (名古屋,2004.6.19)/講演論文集,1A1-H-28 [PDF (266K)]
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Motile Cell Galvanotaxis Control using High-Speed Tracking System, 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA 2004) (New Orleans, 2004.4.28)/Proceedings, pp.1646-1651 [PDF (1.7M)] *IEEE
- Naoko Ogawa, Hiromasa Oku, Koichi Hashimoto and Masatoshi Ishikawa : Single-Cell Level Continuous Observation of Microorganism Galvanotaxis using High-Speed Vision, 2004 IEEE International Symposium on Biomedical Imaging(ISBI 2004) (Arlington, 2004.4.18)/Proceedings, pp.1331-1334 [PDF (982K)] *IEEE
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川 正俊:微生物の電気走性の継続観察システム, 第4回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2003) (東京,2003.12.20)/講演会論文集,pp.385-386
- 尾川順子,奥寛雅,橋本浩一,石川正俊:オーガナイズドバイオモジュールの実現に向けたゾウリムシの応答計測, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2003(ROBOMEC2003) (函館,2003.5.25)/講演論文集,2P2-3F-E3 [PDF (366K)]