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永井 萌土(ながい もえと)

所属 機械工学系
兼務 エレクトロニクス先端融合研究所
職名 講師
専門分野 バイオMEMS,バイオハイブリッドシステム,マイクロTAS,バイオファブリケーション,マイクロ・ナノメカトロニクス,マイクロマシニング
学位 博士(工学) 東京大学
所属学会 日本機械学会,精密工学会,電気学会
E-mail nagai@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web https://sites.google.com/site/moeton/
研究者情報リンク 研究者情報

研究紹介

生命の基本単位である細胞を工学的に活用し,健康と機械工学の分野に貢献することを研究の目的にしています。細胞は高機能で自律的な素子であり,自然界に存在するマイクロロボットとして活用が期待できます。また同時に細胞は生命の基本単位である一方,複雑度が高く,機能を効率的に解明することが望まれています

細胞を取り扱うためには,マイクロ・ナノ加工技術で作製したツールをベースにします。物理的な操作には,主に流体,電磁気,光のエネルギーを使用します。これらの構造と操作技術をベースにして,具体的なニーズに応えられるように開発を進めています。

主に「生体材料を取り込んだシステム」と「生体材料の機能を高効率に調べるシステム」の2つの軸で,研究と技術開発を実施しています。

  1. 超並列細胞操作ステーション:マイクロ・ナノ加工技術を利用して作製した超並列細胞操作ツールを利用して,単一細胞の機能を高効率に解析,機能制御するためのシステムを開発します。細胞の機能を調査することで,医学・薬学の分野でも役立つ知見を得ます。
  2. 微生物融合マイクロシステム:人工的に作製した機械と微生物細胞のセンサ・モータを組み合わせたマイクロシステムを開発します。微生物が微小な時空間に自律的に応答することを利用して,微小環境を動的に制御可能なシステムの開発を目標にしています。

テーマ1:微生物融合マイクロシステム

概要
マイクロチャンバ中に選択的に固定した1個体のツリガネムシ

マイクロ・ナノの時空間をライフやグリーンの分野で有効活用するためには,微小な環境を制御する素子の開発が望まれています。これらの環境を制御するために,自律的に動作する微生物をマイクロシステムの一部として利用し,作製した人工の機械と組み合わせ,目的の入出力応答を行うシステムの構築を目指しています。
微生物を工学的に見たときの利点には,①高集積性(細胞体内部に,エネルギー変換回路,アクチュエータ,センサ, 制御系が内蔵される),②自律性,③超並列性があります。これらの利点を備えた微生物をマイクロシステム内で活用し,望み通りに制御して,従来にないコンパクトで自律的なマイクロシステムを開発します。そしてライフやグリーンの分野でのマイクロ・ナノの時空間の活用に挑みます。

主な業績

◆M. Nagai, N. Matsumoto, T. Kawashima and T. Shibata, Sensor Actuat. B-Chem, Vol. 188, p. 1255 (2013).
◆M. Nagai, N. Matsumoto, T. Kawashima and T. Shibata, Microelectron. Eng. Vol. 108, p.28(2013).
◆M. Nagai, H. Asai, and H. Fujita, Biomicrofluidics, Vol.4 (3) p.034109 (2010).
◆M. Nagai, S. Ryu, T. Thorsen, P. Matsudaira, and H. Fujita, Lab Chip, Vol.10 (12) p.1574 (2010).

キーワード

バイオハイブリッドシステム,バイオアクチュエータ,環境応答

テーマ2:超並列細胞操作ステーションの開発

概要
MEMS技術で作製したプローブアレイ

医学,細胞生物学の発展のためには,超並列に細胞の機能を分析,機能制御するためのシステム開発が求められます。ここで細胞の機能解明と機能制御を行うために,単一細胞を超並列操作できるシステムの開発を進めています。MEMS技術を用いてプローブアレイを作製し,細胞操作と細胞内デリバリーの両用途に使用します。細胞や生体物質の操作には電場駆動力を用いて,高精度な操作とデリバリーを行います。

主な業績

◆M. Nagai, K. Oohara, K. Kato, T. Kawashima, and T. Shibata, Biomed. Microdevices, Vol. 17, 11 pp., (2015).
◆M. Nagai, T. Miyamoto, T. Kawashima, and T. Shibata, AIP Conf. Proc., Vol. 1585, p. 117-122, (2014).
◆M. Nagai, T. Torimoto, T. Miyamoto, T. Kawashima, and T. Shibata, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 52, p. 047002 (2013).

キーワード

細胞操作ステーション,単一細胞操作,細胞内デリバリー,細胞アセンブリ

担当授業科目名(科目コード)

機械工作法Ⅱ(B11530170),機械工学実験(B11610021, B11610023),プロジェクト研究(B11510080),CAD/CAM/CAE演習 (B11630033 ),マイクロシステム工学特論(M21621150)

その他(受賞、学会役員等)

<受賞>
・平成25年度 電気学会センサ・マイクロマシン部門 総合研究会 優秀論文発表賞
・2013年度 日本機械学会東海支部賞 奨励賞
・IEEE MHS 2014, Best Poster Award


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