Picolitre pipetting plays a critical role in micro-biology and material science because of its ability to deliver precise volumes of multiple chemicals and reagents into well plates for subsequent analysis. The purpose of this paper is to develop a microfluidic liquid handler, picolitre dispenser array, which can dispense picolitre droplets of biomaterials containing cells, particles, and protein etc. A pneumatically controlled nozzle array provides high-throughput parallel ejection of liquid and enables dispensing. A flow inside channels was observed with transparent structure of a nozzle array, and the ejection was controlled by the integration of a pneumatic channel. A nozzle array was placed on a well plate with customized stages and the dispensing of liquid was characterized by changing a pneumatic pressure.

微細藻類の走光性を利用して，微細藻類を一方向に運動させることが出来れば，微小構造体の運搬やシステム制御に用いることができる．これを実現するために，本研究では走光性微細藻類（ミドリムシ）を静水中で一方向に運動制御するための光照射技術開発を目的とする．多点光照射システムを用いて形成した光パターンをミドリムシに照射し，走光性による応答を観察する．光パターンの形状を変化させ，一方向の運動を取り出す．

Hela細胞の細胞内送達研究を進めるために、nsパルスレーザーをオプトポレーションに使用します。 光学的トランスフェクション技術は、非侵襲的で、清潔でそして効率的であるので、オプトポレーションが選択される。 特定の微小位置でチタンの金属層で被覆された基板上に細胞を成長させた後、それらに異なるエネルギーを用いてレーザーを照射する。 目標は、同じレーザーパラメータを最適化することです。 生存能力試験および送達速度は特徴付けのために決定される。 カルセインＡＭおよびＰＩ色素を生存率試験に使用し、ＦＩＴＣ－デキストランおよびＰＩ色素を送達速度を決定するために使用する。 この研究は、製薬業界、医薬品のカスタマイズ、そして創薬への大きな応用を見出しています。

本研究は高効率かつ低侵襲な遺伝子導入技術の実現を目指し、マイクロ流路を用いて微小液滴内に細胞を封入し、電気穿孔を行う手法の開発を行っている。電極に接触する微小液滴は、化学変化や接触抵抗に応じてミリ秒スケールで時間変化する高いインピーダンスを持つ。本報では、高インピーダンスの液滴に流れる電流時間変化を高精度に測定するため、オペアンプを利用した電流測定回路を作成し、測定実験を実施した。

ドライアイなどの発生メカニズムを解明するために，眼瞼と眼球表面の接触状態や圧力を測定する手法が必要とされている．この圧力は30mmHgと血圧等に比べて低く，また眼球の側面形状に合わせたセンサ形状を必要とする．そこで生体親和性の良いゲル状物質に食品用色素を添加し，これをスピンコートして機械的な接触状況を色濃度の変化として測定可能な手法を提案する．またゼラチンコート膜の機械特性について，実験的評価結果を報告する．

癌の微小環境を模擬した疾患モデルを作れば，高効率での薬剤探索・生体機能解明に有用である．本研究では，光硬化性ゲル内に細胞を低侵襲配置固定して，生体外での疾患モデル作製を目指す．今回，空間光変調器としてデジタルミラーデバイスを用い，光照射で細胞をゲル内に固定する．積算光量を変えたときのゲルの硬化性，細胞生存率，タイムラプス観察での長期的な増殖性を調査して，最適な条件を探索する．

決定論的横置換法を適用したマイクロ流路により、血中循環腫瘍細胞(CTC)捕捉を目指している。最近、単体のCTCよりもその集合体(CTCクラスター)の悪性度が高いとの報告がある。このクラスターを捉えるために、従来用いていたプレフィルターを除去した結果、マイクロポストアレイ部で詰まりが生じやすくなった。本研究では、詰まりの抑制方法を検討した。

Separation of lactic acid bacteria from a heterogeneous population is an important step for sample preparation in industrial and biological assays. Recently, particles separation using microfluidic devices has attracted attention, and among these techniques, deterministic lateral displacement (DLD), which is one of the passive separation techniques, has been applied for separation of various particles in micro/nanometer scale. However, to the best of our knowledge, separation of lactic acid bacteria using a DLD device has not been reported. In this study, we have demonstrated separation of lactic acid bacteria (size: 3–13 μm) from yogurt solution through polydimethylsiloxane (PDMS)-based DLD micropillar arrays (pillars diameter:12.5 μm; the gap between the posts: 7.5 μm, 10 μm). The diluted yogurt sample with phosphate-buffered saline (PBS) solution (dilution factor:100 fold) was infused into the DLD array with sheath fluid stream of PBS solution, and the trajectories of fluorescently stained bacteria flowing through the DLD arrays were evaluated.

がんの原発巣より血中に漏れ出した腫瘍細胞（CTC）は血球細胞に比べ大きい傾向があるため、マイクロ流路を用いた寸法選別によりCTCの捕捉を試みている。しかし、この方法では大きめの正常細胞、主に単球等の白血球も混入する。そこで、白血球除去機構として、抗原抗体反応により白血球と特異吸着する抗体を修飾したマイクロ流路を検討している。本研究では、除去率を向上させるために新たなマイクロ流路の開発を行った。

マイクロ流路を用いて, 薬剤 (Leuprolide) を内包したPLGA (poly (lactic-co-glycolic acid) ) 粒子を作製し, 水中での薬剤放出速度を評価した. 薬剤内包粒子は, ガラス片に機械加工した十字流路に, 分散相として薬剤水溶液とPLGA含有ジクロロメタンのW/Oエマルション, 連続相としてポリビニルアルコール水溶液を送液し, 生成したW/O/W液滴を液中乾燥させて作製した. 水中での薬剤放出速度を, 紫外可視分光法によって測定したところ, 長期にわたる安定した放出を示した.

近年，血圧や体温，心拍の計測による健康管理が広く行われている，しかし，計測器の装着による負担の低減に大きな課題があり，対策として体温の非接触計測が実用化されている．そこで，我々もマイクにて心音を計測する方法で心拍計の非接触化を目指す．非接触化には環境音や肺音などのノイズから心音を抽出する必要があり，本研究では心音の分離に独立成分分析の活用を試み，その有用性と限界を評価する．

ポリピロール（PPy）のナノ構造と細胞刺激への応用を試みている．モノマー濃度と印加電圧を調節し，直径1μm以下のナノドットが集積したPPyを作製できた．次に，このPPyナノドット上での細胞の接着性および細胞の増殖率について調査を行った．ナノ構造化PPyを足場としてHeLa細胞の培養を行ったところ，幾何学的には同程度のPPyナノドットでも成膜条件によって細胞接着性が異なっていた．

生体組織は細胞が接合することで形成されている．接合は細胞の接着分子の発現により強弱が生じると考えられ，容易な接着力計測が望まれている．細胞クラスターの壊れやすさは，細胞の接着力を反映すると考えられる．本研究では，マイクロ流路内で障害物や圧力変動を利用して細胞クラスターを崩し，その挙動を観察することで接着力の評価を試みた．実際に，マイクロ流路を試作し，接着分子の異なる細胞クラスターの挙動を観察した．

導電性ポリマーであるポリピロール（PPy）のマイクロアクチュエータを作製した．電気化学重合したPPyフィルムを，微細穴を形成させたPDMSと積層して，メンブレン構造を作製した．電解液中で電圧を印加によてPPyへイオンが侵入し，その体積変化によってPPyメンブレンは500μm以上のたわみを発生した．さらに，同PPyメンブレン上にHeLaまたはC2C12細胞を接着させ，細胞への機械的刺激を行った．

我々は，微細砥粒が均一に分散した砥石製作を行うべくPELIDと呼ばれる技術に着目して研究を行っている．本研究では，微細なファイバー状の組織を吐出できるPELIDのスピニングモードを用いて砥粒を含有するファイバーを製作し，内部に不織布状の構造を持つファイバー砥石を開発した．本報告ではファイバーの径の制御法の検討を行った結果について報告する．

砥石製作において，従来はボンド材の機械的攪拌や，金型を用いて行われている．しかし，ボンド剤の機械的攪拌による砥粒位置の不均一や，金型のコストや保管場所などの課題がある．それらの課題を克服する製作法として，我々は3DプリンタとPELIDを用いた方法で砥石を製作している．本研究では，導電性ABSをボンド材としてPELIDのModeⅡによる砥粒分布制御を行い砥石製作を行った． 製作した砥石の加工特性について報告する．

ELID研削加工の高効率加工を目的とし、ファインバブル（FB）を含有する研削液を用いた加工システムについて検討している。CO₂FBを研削液に適用した場合、酸化還元電位と電気伝導率が上昇することがわかった。これより、本研削液をELID研削に適用した場合に電解ドレッシングの高効率化が図れると考えられる。本研究では、CO₂FBに着目し、ステンレス鋼のELID研削特性に及ぼす影響について検討した。

近年，磁気混合流体(MCF)の優れた研磨特性が注目され，スマートフォンの外周研磨に採用されるなど各種研磨対象物に対して適用が検討されている．そこで，MCFの研磨や研削への適用促進を図るために，これまでの研究結果を基にMCFを用いた研磨や研削の加工理論と加工特性について解説する．また，今後の加工対象物や進展について紹介する．

磁気混合流体を用いて，平面内に同心円状の微細なV溝を有する加工物に対する研磨特性を調べた．直流磁場とパルス磁場を用いた場合の平面部の平滑化，V溝の形状変化，V溝底部の平滑化について明らかにした．

磁気援用加工法は，複雑形状面の仕上げ加工に有効である．本報では，電解水を加工液として使用し，砥粒は使用せずに磁気粒子ブラシのみで擦過による表面加工を行った．そして，強磁材粒子の違い（形状／サイズ），および加工液の違い（電解還元水／電解酸化水）が，砥粒レスの磁気援用加工特性に及ぼす影響を検討した．

本研究では変動磁場を利用した新しい超精密平面磁気研磨法を提案している。この加工法は，変動磁場中にある磁性粒子の動きを利用して，超精密表面仕上げを実現する方法である。今まで得られた研究成果の中に，SUS304ステンレス鋼板の精密研磨が実現できることを明らかにし、本加工法の有効性を明らかにした。本研究は，加工メカニズムを検討し，加工に影響因子を明らかにし，アルミニウム合金材料のナノレベルの表面創成について報告する。

高品質なコアシェル液滴の高効率生成は重要な課題である．本研究では，ボルト締めランジュバン型たわみ振動子の先端に2枚の微小孔板を取り付けた構造のデバイスの試作評価を行った．大気中へのコアシェル液滴生成実験を行い，圧力および流量に関する液滴生成条件の評価を行った．これによりコア相に純水，シェル相にシリコーンオイルを使用した単分散コアシェル液滴の高効率生成条件を明らかにした．

超音波を用いた液体霧化は，液柱に発生するキャビテーションによる方式と，液面に発生するキャピラリ波を用いた方式がある．著者らは指向性の観点からランジュバン型振動子を用いたキャピラリ波起因の超音波霧化について研究開発を行っている．本研究では，霧化液粒の生成過程に着目し，効率的かつ安定的な液剤霧化に必要な諸条件について基礎的な検討を行う．

To ease the potential bioeffects including side burnings and haemorrhage of tissues induced by conventional High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) treatments and to achieve powerful ultrasound transmission using Minimally Invasive Treatments (MIT), we invented Double Parabolic refLectors wave-guided high-power Ultrasonic tranSducers (DPLUS). Powerful ultrasound is generated by acoustic focusing of the 1st parabolic reflector and guided by the 2nd parabolic reflector, the resulted plane-wavefront powerful ultrasound is propagating through the miniaturized cylindrical waveguides for high power transmission. Simulation, analytical results and experiments positively support the high-power ultrasound generation. Experimental results indicate that extremely large vibration velocity at the waveguide tip can be achieved. Vibration velocity peak value of 5.2 m/s can be realized at around 140 Vpp, 0.814 MHz, and amplification ratio of vibration velocity reaches up to around 23 under 5-cycles burst excitation. The superior performances are promising for enormous biomedical applications, including ultrasound therapeutics, cell capture, cavitation, etc.

The ultrasonic manipulation technology has drawn widely attention recently due to efficient manipulation process. This report presents a high frequency operation to manipulate micro objects in the water, by ultrasonic tweezers. A low-loss and high-power ultrasonic device DPLUS (Double Parabolic reflectors wave-guided high-power ultrasonic transducer) was used as the ultrasonic tweezers. During the manipulation, a needle probe of DPLUS, which vibrates along the axis of needle, was immersed in the water and vertical to the substrate. When the distance between needle tip and substrate was a certain value, micro objects could be suspended between the substrate and vibrating needle tip, and transported by moving the vibrating needle horizontally. In our experiments, micro object samples include single copper wire with a diameter 60 μm and length of 0.5-2 mm, the cluster of yeast cell with a diameter about 15 μm (single cell has a diameter of 3-10 μm). With finite element analyses about the distribution of sound pressure, it was clarified the copper wires and cluster of yeast cells are suspended near the sound pressure nodal plane of the standing wave excited between the substrate and needle tip.

本研究では直動型アクチュエータを極低温環境下で駆動することを目的として，面内の縦 振動とたわみ振動の縮退振動モードで駆動する振動子の構造の検討を行った.有限要素法 を用いてボルト締め構造に関する解析を行い，振動子を試作した.室温環境での特性ととも に，4.5 K の極低温環境での特性の評価を行った.

本研究では(Bi,Na)TiO₃-BaTiO₃[BNBT]積層圧電素子を用いた超音波モータの試作・評価を行った。BNBTはハイパワー特性に優れた非鉛圧電材料であるが、圧電定数が低いため、材料を積層化し、圧電変位を増加させると共に高電界駆動を行った。弾性フィンを用いて積層圧電素子の縦振動変位を回転モーメントに変換し、ロータを回転させた。試作したモータの予圧3N印加電圧58Vpp駆動時の無負荷回転速度は920 rpmとなった。

圧電体の材料定数の算出には共振点付近のアドミッタンス曲線より求める共振反共振法が通常用いられる。しかし、先行研究において圧電d定数が共振反共振法による測定値と正圧電効果、逆圧電効果での測定値で異なることが示されている。本研究では、エネルギー変換の度合いを示す指標である電気機械結合係数k²に注目し、IEEEの定める定義に従って正圧電効果におけるk²を測定できる装置を製作して実際に測定を行った。

フレクソエレクトリック効果とはひずみ勾配に比例して電気分極が発生する現象である．これまでPZT角柱をねじった時に角柱側面間に生じるフレクソエレクトリック分極が比較的大きいことを明らかにし，新しい角加速度センサへの応用の可能性を示してきた．本報では周波数特性の調査を行った．その結果，加振周波数に対してフレクソエレクトリック分極量が強い非線形性を示すことが明らかになったのでその結果を報告する．

フレクソエレクトリック効果はひずみの空間的な変化（ひずみ勾配）により電気分極が発生する現象である。圧電効果よりも分極量は小さいと言われてきたが，比較的大きなフレクソエレクトリック分極が得られる可能性が近年明らかになっている。著者はPZTのフレクソエレクトリック効果について調査しており，最近の世界での研究の動向を紹介するとともに，実際に実験により得られた結果や今後の応用の可能性について報告する。

機械や構造物の振動は，その性能や寿命、安定性に影響を与えるだけでなく，騒音や人に与える不快感などの問題を起こす．アクティブに振動を制御するには外部から大きなエネルギーを供給する必要がある．このため，本研究ではアクティブ制御とエネルギー回生が併用可能なアクチュエータの開発を提案・試作した．また，アクチュエータのコントローラを設計してその振動制御性能およびエネルギー回生性能を評価した．

本研究では，大きさ約2mm立方のマイクロリニア超音波のビジュアルフィードバック制御を行った．モータが制御されていない場合，目標の変位と現在の変位との間に大きな誤差が生じる．一方，P制御を用いた場合，オーバーシュートなしで，スライダは正確に目標変位で停止する．また，P制御を用いて80msの間隔で目標変位を与えられたときのステップ応答はオーバーシュートなしで0.2mm間隔の動きの良い再現性を示した．

ポリイミド（PI）フィルム製空気室を駆動源に用いた空圧モータの試作を行った．空気室は複数の凸形状を成型したPIフィルムを形状に合わせて溶着することで製作される．従来のPIフィルム同士の溶着では，加熱した金型をごく短時間押し付けることで溶着を実現していたが，形状に合わせた溶着が困難であった．そこで本発表では，試作している複雑な形状を有するPIフィルムに対する溶着手法と空圧モータについて述べる．

物体をなぞる際，表面の微小な凹凸により指先には振動が発生し，神経細胞が刺激されることで皮膚感覚を知覚する。超音波を用いた皮膚感覚ディスプレイでは、なぞり動作に応じてこの振動を指先に再現することで皮膚感覚を提示する。このとき，超音波励振電圧に振幅変調を施すため，超音波振動子には高い応答性が求められる。本研究では，サブMHzの駆動周波数を持つ超音波振動子を製作し，振幅変調時における応答性の向上を検討した。

超音波振動面鉛直下方に、板状物体を近づけることによって非接触支持できることが報告されている。この現象は超音波支持現象と呼ばれる。先行研究では、超音波支持の詳細な作用力測定を行うための装置の製作及び作用力測定が行われた。しかし、これまで周波数の違いにおける作用力測定はおこなわれていない。そこで本研究では、周波数の違いにおける超音波支持の作用力特性を取得し、周波数依存性の有無を検証した。

流体アクチュエータの制御を目的とした微粒子励振型制御弁の流量特性改善を行った．制御弁を駆動する振動子において効果的な振動モードを得られるように制御弁の構造を検討した．有限要素法を用いて振動解析を行った結果により製作した弁は，質量14.14 g，全長33.9 mmである．水を用いた評価実験の結果，供給圧力0.1 MPaから0.5 MPaの領域において連続的な流量制御が可能であった．

圧電素子と電磁石を用いて微小動作するロボットを開発してきた。製作したロボットは多自由度位置決め装置への応用を目指している。しかし外乱の影響により目標と異なる軌道で移動するため、指定された位置との差を算出し補正することが課題となる。そこで本研究では、レーザマウス用センサを用いた位置計測により位置を補正する方法を提案し、レーザ変位計と比較することでセンサの精度を明らかにした。

本研究は積層型圧電素子を用いて浮上して移動するアクチュエータの実用化を目指す。現在の浮上機構では、圧電素子を挿入した歪曲金属がウェイト部とプレート部の間にねじで固定されている。しかし、組み直しを行うことによって周波数特性に違いが生じる。一方、浮上時と非浮上時では、発生している可聴音が異なることに気付いた。そこで、マイクを用いて浮上機構の浮上時、非浮上時の音の計測を行った。

摺動摩擦を排除して高精度位置決めを達成するために永久磁石と電磁石を対にした磁気吸引力を利用する微動テーブルを提案している．前報では1軸の装置開発と性能について発表した．今回，1軸装置と同様に吸引力の較正や可撓機構の剛性見積を行って印加電流と変位の関係を予測し，新たに2軸駆動の装置を開発した．X，Y各軸の長ストロークと高分解能および2対の吸引力調整による両者連係での微動性能について報告する．

小型で高トルクという特徴をもつ超音波モータの人間支援デバイス分野への応用が期待されている．本研究では，人の歩行機能を補助し転倒を予防する歩行アシストシステムへの適用を検討し，超音波モータの特徴を生かしたシステムを提案，試作した．また，システムを身に着けた被験者の歩行動作をモーションキャプチャにより測定し，転倒現象に関係のあるつま先の高さなどを解析し，様々なアシストを与えた際の変化を評価した．

金属積層造形に多く利用されているパウダーベッド方式は複雑形状の造形が可能という長所がある一方，造形速度の高速化が課題である．本報では，レーザ高出力化による高速積層造形に向けた現状把握として，一般的に用いられるレーザ出力４００ＷのＳＬＭ方式で造形した合金工具鋼の機械的性質を調査した．相対密度の評価によるプロセスマップを構築し，高密度条件による造形物の引張強度や硬度を評価した結果を報告する．

複雑形状の創成が可能な自由度の高い製造法として金属積層造形(AM)の需要が高まっている．しかし金属AMでは，造形条件が硬度や気孔率などの材料特性に与える影響が不明瞭である，またその結果，材料物性を従来材料と同値として扱えず，機械加工で生じ得る加工現象を予測できず加工条件の決定が難しいといった課題がある．本報では金属AM機製マルエージング鋼の造形条件が材料特性や研削加工特性に与える影響を調査した．

多孔質金属材料は金属インプラントへの応用が期待されている．著者らは選択的レーザ溶融法による造形物内部に形成される空孔欠陥を活用した材料を根状多孔質構造体(RPS)と名付けその利用を提案している．本研究では造形条件を操作し，RPSの空孔率の上限値を検証した．さらにRPS試験片を用いた圧縮試験から機械特性を評価し，空孔率の増加とともに弾性率および最大圧縮応力は低下することが確認された．

金属積層造形において適したアウトラインのレーザー条件を確立し、研磨技術と組み合わせることで複雑形状の作製を実現した。遠心バレルを使用することで微小メディアにおいても研磨を可能にし、さらにアウトラインを付加することでオーバーハング表面に残るピンホール状の欠陥を大幅に低減した。

近年, 金属積層造形では, 技術的課題である造形中に発生する残留応力や変形を予測するニーズから金属積層造形用CAEが開発されてきている. 本研究では, この金属造形積層造形用CAEの精度向上を目的として, 実造形とCAE解析結果の比較により精度向上方法を検討した. その結果, 17-4PHステンレス鋼のCAE解析において, 残留オーステナイト分布を考慮することで, 造形物の変形挙動が実造形に類似する傾向があることが示唆された.

本研究は磁場を制御する磁気テザー技術により複数の磁性粒子を含むマイクロ弾性機構を非接触駆動することを考え，同機構の解析と設計・製作および駆動に関する技術を開発した．具体的には，磁性粒子を混合した紫外線硬化樹脂液滴を多数連結して構成されるマイクロ弾性機構を剛体とねじりばねの直列連鎖の結合体とみなして解析を行い，一様磁場の入切を用いて開閉できるグリッパを設計・試作し，ガラス球の把持・開放実験を行った．

本研究は溶融厚さと露光条件の関係を示すワーキングカーブを用いて強度が最大となるように最適化する簡易的な造形条件の決定手法の提案を目指すものである．強度と高い相関を持つ密度をパラメータとし，異なる粉末床温度において最も高密度となる溶融深さを調べた．その結果，高密度となる溶融深さは材料粉末の再結晶化温度以下の粉末床温度と再結晶化温度以上の粉末床温度で大きく異なるという知見が得られた．

レーザ焼結の層間の接合に供されるエネルギは，粉体層に入射したレーザの透過，吸収といった光学的な現象で決まる．従来は，粉体層とレーザの光学的特性が固定されており，層間の接合に及ぼす影響は調査されていない。筆者らは，樹脂材料に対して高透過性の近赤外レーザに吸収剤を添加することで透過深度を調整することを試みている．本研究では、層間の接合と関連の強い積層方向の部品強度に着目し，透過深度との関係を調査した．

近年，工業分野においてスーパーエンプラの需要が高まっている．しかし，現状PEEKの主な造形法である射出成形と削り出しはコストが高く，複雑形状の製造が困難である．これらの問題は，AMによるPEEKの造形ができれば克服可能であり，これまでの研究によって低温造形法によるPEEKの造形自体には成功している．そこで次なる課題は造形物の精度の向上であり，本研究ではその第一歩として，造形物の変形に異方性があるかを調査した．

粉末床溶融結合の課題の一つに、積層後のパートケーキ冷却に長時間要することが挙げられる。本研究では積層後のパートケーキに進展するクラックに空気を流すことで、パートケーキの内部から冷却を行う方法を提案した。ビルドチャンバー下部からパートケーキに対して空気を流すことで、パートケーキの内部温度冷却を促進できることが確認できた。また、流量の増加によって冷却がより促進できることがわかった。