氏名

ウメズ シンジロウ

梅津 信二郎

職名

教授

所属

(創造理工学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
umeshin@waseda.jp
メールアドレス(その他)
umezu@riken.jp

URL等

WebページURL

http://www.umeshin.mmech.waseda.ac.jp/en/(研究室のHP)

http://www.umeshin.mmech.waseda.ac.jp

研究者番号
70373032

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(大学院創造理工学研究科)

学内研究所等

次世代ロボット研究機構

運営委員 2018年-2018年

次世代ロボット研究機構

研究所員 2015年-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

自動車用新材料および新製造プロセス研究所

研究所員 2016年-2019年

自動車用新材料および新製造プロセス研究所

研究所員 2019年-

学歴・学位

学歴

-2006年 早稲田大学 工学研究科 機械工学専攻

学位

博士(工学) 早稲田大学

所属学協会

日本機械学会

精密工学会

受賞

日本機械学会 IIP部門 ベストプレゼンテーション賞

2003年03月

取材ガイド

カテゴリー
工学
専門分野
3Dプリンタ、バイオミメティクス、高度先進ものづくり
自己紹介コメント
バイオテクノロジー、グリーンテクノロジー、バイオミメティクスなどの先進分野で使用される高度なデバイスや装置を作製する3Dプリンタなどの高度ものづくり基盤技術の確立を目指した研究を行っています。
キーワード
三次元状生体組織、トンボ、小型飛翔体、色素増感型太陽電池

研究分野

キーワード

精密・情報機器、マイクロメカトロニクス

科研費分類

工学 / 機械工学 / 知能機械学・機械システム

研究シーズ

人工臓器作製のための人工血管ユニット

シーズ分野:ライフサイエンス

研究テーマ履歴

静電場・放電場を利用したマイクロ駆動機構

個人研究

論文

The high precision drawing method of chocolate utilizing electrostatic ink-jet printer

Takagishi, Kensuke; Suzuki, Yuya; Umezu, Shinjiro

Journal of Food Engineering216p.138 - 1432018年01月-2018年01月 

DOIScopus

詳細

ISSN:02608774

概要:© 2017 Elsevier Ltd The objective of this study is to develop 3D food printer that can improve taste by means of creating food texture and can grant artistry which pastry chef perform by utilizing electrostatic inkjet printer high precision printing. There is a previous 3D food printer which utilizes Fused Deposition Modeling (FDM) to print chocolate. This method is to melt the material by heat and then print the material layer by layer to shape. It can only represent a rough image of the object since its print precision is rough. Furthermore, the material it can use is limited. Therefore in this study, we utilize electrostatic inkjet printing technology. By utilizing electrostatic inkjet printing, it not only enables high precision printing and grants food artistry but it also optimizes inner structure. High precision food printing is one of the important element to create food texture. We manufactured the electrostatic inkjet chocolate 3D printer and investigated its basic property. Utilized electrostatic inkjet chocolate 3D printer to print chocolate on the edible film and transfer it to a complex free surface.

Fundamental characteristics of printed gelatin utilizing micro 3D printer

Tanaka, Ryu ichiro; Sakaguchi, Katsuhisa; Umezu, Shinjiro; Umezu, Shinjiro

Artificial Life and Robotics22(3)p.316 - 3202017年09月-2017年09月 

DOIScopus

詳細

ISSN:14335298

概要:© 2017, ISAROB. Gelatin is useful for biofabrication, because it can be used for cell scaffolds and it has unique properties. Therefore, we attempted to fabricate biodevices of gelatin utilizing micro 3D printer which is able to print with high precision. However, it has been difficult to fabricate 3D structure of gelatin utilizing 3D printer, because a printed gelatin droplet on the metal plate electrode would spread before solidification. To clear this problem, we developed a new experimental set-up with a peltier device that can control temperature of the impact point. At an impact point temperature of 80 °C, the spreading of printed gelatin droplets was prevented. Therefore, we were able to print a ball gelatin. In addition, we were able to print a narrower gelatin line than at an impact point temperature of 20 °C.

Bio-inspired wing-folding mechanism of micro air vehicle (MAV)

Jitsukawa, Tomohiro; Adachi, Hisaya; Abe, Takamichi; Yamakawa, Hiroshi; Umezu, Shinjiro

Artificial Life and Robotics22(2)p.203 - 2082017年06月-2017年06月 

DOIScopus

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ISSN:14335298

概要:© 2016, ISAROB. Over the past few years, many researchers have shown an interest in micro air vehicle (MAV), since it can be used for rescue mission and investigation of danger zone which is difficult for human being to enter. In recent years, many researchers try to develop high-performance MAVs, but a little attention has been given to the wing-folding mechanism of wings. When the bird and the flying insects land, they usually fold their wings. If they do not fold their wings, their movement area is limited. In this paper, we focused on the artificial wing-folding mechanism. We designed a new artificial wing that has link mechanism. With the wing-folding mechanism, the wing span was reduced to 15%. In addition, we set feathers separately on the end of wings like those of real birds. The wings make thrust force by the change of the shape of the feathers. However, the wings could not produce enough lift force to lift it. Therefore, we have come to the conclusion that it is necessary to optimize the wings design to get stronger lift force by flapping.

Fabrication of micro-gelatin fiber utilizing coacervation method

Arai, Takafumi; Tanaka, Ryuichiro; Sakaguchi, Katsuhisa; Umezu, Shinjiro

Artificial Life and Robotics22(2)p.197 - 2022017年06月-2017年06月 

DOIScopus

詳細

ISSN:14335298

概要:© 2016, ISAROB. Biotechnology has drastically been advanced by the development of iPS and ES cells, which are representative forms induced pluripotent stem cells. In the micro/nano bio field, the development of cells and Taylor-made medicine for a potential treatment of incurable diseases has been a center of attention. The melting point of gelatin is between 25 and 33 °C, and the sol–gel transition occurs in low temperature. This makes the deformation of this useful biomaterial easy. The examples of gelatin fiber applications are suture threads, blood vessel prosthesis, cell-growth-based materials, filter materials, and many others. Because the cell size differs depending on the species and applications, it is essential to fabricate gelatin fibers of different diameters. In this paper, we have developed a fabrication method for gelatin fibers the coacervation method. We fabricated narrow gelatin fibers having a diameter over 10 μm.

Fabrication of micro-alginate gel tubes utilizing micro-gelatin fibers

Sakaguchi, Katsuhisa; Arai, Takafumi; Shimizu, Tatsuya; Umezu, Shinjiro

Japanese Journal of Applied Physics56(5)2017年05月-2017年05月 

DOIScopus

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ISSN:00214922

概要:© 2017 The Japan Society of Applied Physics. Tissues engineered utilizing biofabrication techniques have recently been the focus of much attention, because these bioengineered tissues have great potential to improve the quality of life of patients with various hard-to-treat diseases. Most tissues contain micro-tubular structures including blood vessels, lymphatic vessels, and bile canaliculus. Therefore, we bioengineered a micro diameter tube using alginate gel to coat the core gelatin gel. Micro-gelatin fibers were fabricated by the coacervation method and then coated with a very thin alginate gel layer by dipping. A micro diameter alginate tube was produced by dissolving the core gelatin gel. Consequently, these procedures led to the formation of micro-alginate gel tubes of various shapes and sizes. This biofabrication technique should contribute to tissue engineering research fields.

Fabrication of micro-alginate gel tubes utilizing micro-gelatin fibers

Sakaguchi Katsuhisa;Arai Takafumi;Shimizu Tatsuya;Umezu Shinjiro

Jpn. J. Appl. Phys.56(5)2017年04月-2017年04月 

CiNii

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ISSN:0021-4922

概要:Tissues engineered utilizing biofabrication techniques have recently been the focus of much attention, because these bioengineered tissues have great potential to improve the quality of life of patients with various hard-to-treat diseases. Most tissues contain micro-tubular structures including blood vessels, lymphatic vessels, and bile canaliculus. Therefore, we bioengineered a micro diameter tube using alginate gel to coat the core gelatin gel. Micro-gelatin fibers were fabricated by the coacervation method and then coated with a very thin alginate gel layer by dipping. A micro diameter alginate tube was produced by dissolving the core gelatin gel. Consequently, these procedures led to the formation of micro-alginate gel tubes of various shapes and sizes. This biofabrication technique should contribute to tissue engineering research fields.

Development of the Improving Process for the 3D Printed Structure

Takagishi, Kensuke; Umezu, Shinjiro

Scientific Reports72017年01月-2017年01月 

DOIScopus

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概要:© The Author(s) 2017.The authors focus on the Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printer because the FDM 3D printer can print the utility resin material. It can print with low cost and therefore it is the most suitable for home 3D printer. The FDM 3D printer has the problem that it produces layer grooves on the surface of the 3D printed structure. Therefore the authors developed the 3D-Chemical Melting Finishing (3D-CMF) for removing layer grooves. In this method, a pen-style device is filled with a chemical able to dissolve the materials used for building 3D printed structures. By controlling the behavior of this pen-style device, the convex parts of layer grooves on the surface of the 3D printed structure are dissolved, which, in turn, fills the concave parts. In this study it proves the superiority of the 3D-CMF than conventional processing for the 3D printed structure. It proves utilizing the evaluation of the safety, selectively and stability. It confirms the improving of the 3D-CMF and it is confirmed utilizing the data of the surface roughness precision and the observation of the internal state and the evaluation of the mechanical characteristics.

Development of the Improving Process for the 3D Printed Structure

Takagishi, Kensuke;Umezu, Shinjiro

SCIENTIFIC REPORTS72017年-2017年

DOIWoS

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ISSN:2045-2322

化学溶解仕上げによる 3D プリンタ造形物の高強度化

高岸 賢輔;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2017(0)p.PH - 52017年-2017年

CiNii

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概要:When the 3D printed structures were printed utilizing FDM 3D printer the layer grooves were generated on the structures. The layer grooves make the 3D printed structures strength decrease. Therefore authors already devised the 3D-CMF (Chemical Melting Finishing). The 3D-CMF is the method that dissolve the convex part of the layer grooves and filled in the concave part of the layer grooves and smoothen the layer grooves.3D-CMF reduces the cause of breaking of the 3D printed structures, which is considered to increase the strength. In this paper, we investigated the fundamental characteristics of the 3D-CMF and demonstrate of the change of the strength of the 3D printed structures.

PELIDを用いた積層砥石の製作と加工結果

清水 和樹;伊藤 伸英;塚田 並輝;梅津 信二郎;大森 整

精密工学会学術講演会講演論文集2017(0)p.383 - 3842017年-2017年

CiNii

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概要:我々は、研削加工の更なる高品位加工面の創成を目的として、超微細砥粒を均一分散した砥石の開発を進めている。そこで、液滴の微細吐出を実現できるPELID技術に着目し、本手法で微細砥粒を均一分散させた積層砥の開発を行なった。本報告では、PELID技術を用いた積層砥石の製作結果及び加工結果を報告する。

砥粒含有ファイバー繊維を用いたELID研削用砥石

齋藤 宏紀;伊藤 伸英;塚田 並輝;大森 整;上原 嘉宏;梅津 信二郎

精密工学会学術講演会講演論文集2017(0)p.387 - 3882017年-2017年

CiNii

詳細

概要:近年、様々な情報機器の小型化・高性能化が進んでいる。それに伴い様々な加工技術が開発されている。今回それらの要望に対し、PELIDを用い砥粒含有ファイバー繊維を開発した。本報告では、砥粒含有ファイバー繊維を、砥石の砥粒相当として含有することにより、砥石内の砥粒密度制御や砥粒の保持力を高めたELID研削用砥石を開発した。

PELIDと3Dプリンタによる内部構造砥石の試み

山田 希;伊藤 伸英;益子 雄行;大森 整;梅津 信二郎;稲澤 勝史

精密工学会学術講演会講演論文集2017(0)p.381 - 3822017年-2017年

CiNii

詳細

概要:近年,材料加工分野において精密化,高能率化が求められている.その加工法の一つとしてELID研削法がある.我々はELID研削の加工精度の更なる向上のため,立体的な砥石内部形状を有する砥石製作を目指している.本研究では3DプリンタとPELIDを用いて砥粒分布と砥石構造の制御を行い,内部構造を有する砥石の製作を行った.また,試作した砥石の加工結果についてELID研削加工実験により検証した.

マイクロバイオ3Dプリンタを用いたバイオマテリアルゲルパターニング技術の開発

田中 龍一郎;坂口 勝久;清水 達也;梅津 信二郎

生体医工学55(3)p.203 - 2032017年-2017年

CiNii

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概要:

細胞組織の構造を任意的に制御可能になることは、より生体組織に近い機能を持った人工的な細胞組織の作製が可能になるが、バイオ3Dプリンタはこれを実現可能な技術として期待されている。そこで本研究では、静電力によってインクを吐出するマイクロバイオ3Dプリンタの開発を行った。マイクロバイオ3Dプリンタは次の様な装置構成である。プリントの対象となる面はXYZステージに取り付けられ、シリンジは着弾面に対して垂直に設置される。シリンジの先端にノズルが装着され、プリントするインクはシリンジ内に充填される。高電圧電源装置からシリンジ内のインクに電圧が印加され、電荷を持ったインクがノズル先端から、アース接続されている着弾面に向かって引っ張られるように吐出される。XYZステージがPC制御によって動くことで、任意の形状にプリントすることが可能である。静電力によってインクを吐出するので、高粘性の液体を高精度に吐出することが可能である。バイオマテリアルは粘性の高い液体が多く、さらに、細胞組織の構造をより精密にコントロールするためには数十マイクロオーダーのプリント精度が求められるが、従来のプリント方式では吐出困難である。いっぽうで、本研究で開発したマイクロバイオ3Dプリンタは高精度にバイオマテリアルをプリントすることが可能である。マイクロ3Dプリンタを用いて高精度なバイオマテリアルゲルパターニング技術を開発したので、ここに報告する。

H-2-3 PELIDを用いた積層砥石製作システムの構築(マイクロナノ理工学(2),口頭発表)

塚田 並輝;伊藤 伸英;大森 整;加藤 照子;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 2-3-1"-"H-2-3-2"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:In grinding, it is effective to use micro-particle grinding wheels to create high quality ground surfaces. However, the finer the abrasives used, the more problematic will the aggregateing of the abrasives be during the fabrication of the wheel. In this study, we aimed to resolve this problem by applying PELID to e venly disperse the microabrasives while laminating the grinding wheel. As a result of investigations, it was found that the microabrasives can be evenly dispersed over conductive substrates by PELID, but dispersion onto nonconductive substrates is uneven due to the charge-up of the substrate. Based on these findings, we proposed a new twin-nozzle PELID method, carried out experiments on dispersion on nonconductive substrates.

H-2-4 PELIDと3Dプリンタを用いた砥石製作システムによる砥粒分布制御の試み(マイクロナノ理工学(2),口頭発表)

山本 大貴;伊藤 伸英;大森 整;梅津 信二郎;稲澤 勝史

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 2-4-1"-"H-2-4-2"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:In recent years, competition in the manufacturing industry is growing increasingly intense every year on a global-scale. For this reason, Higher performance and miniaturization of products, weight reduction are important challenges to companies. The same demands are also made to tools essential to manufacturing such as grinding wheels. To meet these demands, the authors are developing a system which combines 3D printing and PELID to build grinding wheels , ELID for improving the wheel surface to provide the required grinding wheel performance, PELID(Patterning with Electrostatically Injected Droplet) which is a liquid ejection technique for controlling the distribution of abrasives in the grinding wheel. This report discusses the results of reviewing the system for fabricating grinding wheels.

H-3-2 PTFE材を用いたマイクロゼラチンファイバーの型成形(マイクロナノ理工学(3),口頭発表)

田中 龍一郎;上原 嘉宏;坂口 勝久;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 3-2-1"-"H-3-2-2"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:Gelatin is useful biomaterials for biofabrication. The property of gelatin is unique. The state is changed to sol or gel by temperature. Utilizing the property of gelatin, we are able to fabricate cave for artificial Vessels in biodevices. Therefore, micro gelatin fibers are useful devices for fabrication of artifical vessles. In this paper, we made a mold for fabrication of micro gelatin fibers. We used PTFE for molds, because it has non-adhesive. Then, we made micro gelatin fibers which were 20〜100 μm in width utilizing the mold. Machining marks of the mold were transcribed on the surface of micro gelatin fibers. We are able to fabricate cave with arbitrary shape for artificial vessels utilizing micro gelatin fibers.

H-3-4 3Dプリンタ造形物表面改質処理機構の開発(マイクロナノ理工学(3),口頭発表)

高岸 賢輔;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 3-4-1"-"H-3-4-4"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:Grooves were generated on the surface of the molding when 3D structures printed. The grooves were difficult to remove by the abrasive finishing process because the grooves exist inside of the printed structures. When the printed surface was melted and reformed utilizing chemical melting finishing process, the grooves will be disappeared and smooth surface will be appeared. 3D-Chemical Melting Finishing Process can selective surface treatment. In this paper, we investigated the fundamental characteristics of the 3D-Chemical Melting Finishing Process.

H-3-5 静電インクジェット法を用いた色素増感型太陽池の二酸化チタ薄膜の構造制御と積層構造の評価(マイクロナノ理工学(3),口頭発表)

中村 祐稀;高森 健吾;水野 真帆;功刀 義人;岩森 暁;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 3-5-1"-"H-3-5-2"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:Dye-sensitized Solar Cell (DSC) is one of the noteworthy devices due to its superior decoration and low cost process. However, there is a drawback in low conversion efficiency. Therefore we have studied fabrication method of the TiO_2 films for the improvement of the conversion efficiency. In this paper, we report on a method how to improve the conversion efficiency due to optimizing TiO_2 layers using the electrostatic inkjet. It was found that density of the TiO_2 layer is controlled by changing gap length between the two electrode by a scanning electron microscope of the inside and interface of TiO_2 layers. Further, the conversion efficiency of the cell was slightly enhanced by the stack of the two different density layers.

H-3-6 折りたたみ機構を有する羽ばたき翼の研究(マイクロナノ理工学(3),口頭発表)

足立 久弥;實川 智裕;阿部 考峻;山川 宏;梅津 信二郎

IIP情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集2016p."H - 3-6-1"-"H-3-6-3"2016年03月-2016年03月 

CiNii

詳細

概要:Because of the recent development science and technology, Micro Air Vehicle (MAV) has been advanced to the investigation, such as a disaster site. These aircraft have spread, in this condition there is a possibility of contact with an obstacle when moving on the ground. For damage to the power source is fatal to MAV, we consider that the development of the folding mechanism is an urgent need, in the present study was carried out its development.

Flow control for cell growth by movement of magnetic particles utilizing electromagnetic force

Umezu, Shinjiro

Artificial Life and Robotics21(1)p.1 - 42016年03月-2016年03月 

DOIScopus

詳細

ISSN:14335298

概要:© 2016, ISAROB.Three-dimensional (3D) cell structures are required to fabricate artificial organ. Inkjet technology is applied for fabrication of 3D cell structures in order to fabricate artificial organ and investigate biochemical characteristics of cells in 3D cell structures. Usually cells located inside 3D cell structures get nutrition via blood vessels. In case that there are no blood vessels in the 3D cell structures, cells located inside the 3D cell structures will die of nutrition shortage. So, blood vessels are essential to fabricate 3D cell structures. When the amount and flow of nutrition is controlled, growth speed of cells will be changed. We control the flow around the cells utilizing magnetic particles and magnetic force. The magnetic particles are installed in the dish that is filled with medium, nutrition and living cells. When the magnetic particles are trapped and transported by magnetic force, the cell growth will be controlled. In this paper, we challenge to control the flow utilizing magnetic particles and magnetic force.

PELIDと3Dプリンタによる砥粒分布制御砥石の試み

山田 希;伊藤 伸英;益子 雄行;大森 整;梅津 信二郎;稲澤 勝史

精密工学会学術講演会講演論文集2016(0)p.337 - 3382016年-2016年

CiNii

詳細

概要:昨今、材料加工分野において,精密,高能率化が求められている.これら材料加工分野要求を満たす加工法にELID研削法がある.我々は、3DプリンタとPELID技術を用いて更なるELID研削用砥石の製作を目指している.本研究では3DプリンタおよびPELID装置による複合装置を用いて,砥粒の配向制御を行った砥粒制御砥石を製作した.また,試作した砥石の加工結果についてELID研削加工実験により検証をした.

ツインノズルPELIDを用いた積層砥石の製作

塚田 並輝;伊藤 伸英;大森 整;加藤 照子;梅津 信二郎

精密工学会学術講演会講演論文集2016(0)p.335 - 3362016年-2016年

CiNii

詳細

概要:研削加工で良好な面粗さを得るための有効な手段として砥石中の砥粒を微細化する手法がある.しかし,従来の製造方法では砥粒の凝集が生じて本来の効果を発揮できていない可能性がある.そこで我々は静電気力を応用したインクジェット技術であるPELIDを用いて微細砥粒を分散させた砥石製作を試みている.本報告では,新たに構築したツインノズルPELID装置を用いて製作した積層砥石について述べる.

PELIDを用いたナノダイヤモンド含有ELID研削用砥石の開発

大野 椋平;伊藤 伸英;稲澤 勝史;大森 整;加藤 照子;梅津 信二郎

精密工学会学術講演会講演論文集2016(0)p.339 - 3402016年-2016年

CiNii

詳細

概要:近年の技術革新により加工技術の要求も高いものとなっており、研削加工においてもさらなる加工精度、仕上性能向上が求められている。最近では砥石に様々な機能をもたせたものが提案され、研究が進められている。そこで我々は、シート積層造形とPELID法を組み合わせて、ボンド材にナノダイヤモンドを分散させることにより、潤滑効果を付与した砥石の開発を行った。本報告では、開発した砥石の特性を調査した結果を報告する。

PELIDによる砥石製作システムの構築

塚田 並輝;伊藤 伸英;大森 整;加藤 照子;梅津 信二郎

精密工学会学術講演会講演論文集2016(0)p.427 - 4282016年-2016年

CiNii

詳細

概要:固定砥粒砥石の加工において面粗さを向上させる手段の一つに,微細砥粒の使用があげられる.しかし,微細砥粒を使用した砥石は砥粒同士が凝集してしまい,効果を発揮できていない可能性がある.そこで我々は砥粒を分散する手法に静電気力を利用した液滴吐出技術であるPELID法を用いて,砥石の製作を試みている.本報告では,PELID法を用いた砥石製作技術の構築および、製作した砥石の基礎特性について報告する.

PELIDと3Dプリンタを援用したELID研削用砥石製作システム

山本 大貴;伊藤 伸英;大森 整;梅津 信二郎

砥粒加工学会誌60(5)p.267 - 2682016年-2016年

CiNii

詳細

概要:オンデマンドなものづくりを目指し,3Dプリンタと液滴砥粒技術であるPELIDを組み合わせた新たな複合システムを構築した.本システムを用いた砥石製作実験,試作した砥石による加工実験を行った.検討の結果,PELIDを複合させることにより砥粒の吐出状態を制御した砥石を製作することに成功した.また砥石の加工実験において,ワークの表面粗さを向上させる効果を確認した.本システムによりELID研削用砥石の製作が可能であることを確認した.

空洞を有するバイオデバイス作製のためのマイクロゼラチンファイバーの作製

田中 龍一郎;新井 隆史;上原 嘉宏;坂口 勝久;梅津 信二郎

生体医工学54(27)p.S165 - S1652016年-2016年

CiNii

詳細

概要:

Gelatin has unique properties. The form is changed by temperature. In addition, the melting point is around 37 degree C. For these reasons, gelatin is useful for biofabrication. We are able to fabricate biodevices of biomaterials with cave utilizing gelatin. In this study, we spun gelatin fibers utilizing three methods. We were able to fabricate micro gelatin fibers which diameter was 20~200 μm. Each methods have merits and demerits. Therefore, utilizing three methods, we were able to fabricate complex structures of micro gelatin fibers.

3Dプリンタの医用応用

梅津 信二郎;中村 真人

日本画像学会誌54(4)p.326 - 3312015年-2015年

CiNii

詳細

ISSN:1344-4425

概要:疾病や外傷などで失われた組織や臓器を取り戻すことを目的として,再生医工学 (Tissue Engineering) の研究が始まり,世界に広まった.近年,3Dプリンタを始めとする造形技術を応用した研究が注目され,バイオプリンティング,バイオファブリケーション,バイオマニュファクチュアリング等と呼ばれている.生きた細胞や機能する精巧な3次元状の生体組織を人工的に作製するにあたり,さらなる技術の発展が期待されている.これまで再生医工学の技術には,3次元の足場材 (スキャホールド) を作製して培養する,有形の鋳型で模って培養する,細胞シートを積み重ねる,MEMS技術を援用して作製したマイクロウェルやマイクロ流路を利用してスフェロイドやファイバーを作製するなどが挙げられるが,異種インク材料をそれぞれ任意の箇所に,任意の量をコンピュータ制御で実装可能なことから,プリンタ技術,3次元プリンタ技術の応用が強く期待されている.本解説では,様々な方式のバイオ3Dプリンタを紹介する.

Precision printing of gelatin utilizing electrostatic inkjet

Umezu, Shinjiro

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS53(5)2014年-2014年

DOIWoS

詳細

ISSN:0021-4922

Characteristics on micro-biofabrication by patterning with electrostatically injected droplet

Umezu, Shinjiro;Ohmori, Hitoshi

CIRP ANNALS-MANUFACTURING TECHNOLOGY63(1)p.221 - 2242014年-2014年

DOIWoS

詳細

ISSN:0007-8506

特許

整理番号:338

シート分離機構(日本)

川本 広行, 梅津 信二郎

特願2003-353060、特開2005-119756

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

マイクロデジタルファブリケーション技術を用いた色素増感型太陽電池の開発

2013年-0月-2016年-0月

配分額:¥5330000

研究種別:

マイクロバイオデジタルファブリケーション技術による三次元状細胞組織の作製

2011年-0月-2013年-0月

配分額:¥4550000

研究種別:

静電インクジェット現象を利用する電子回路・三次元造形物の直接描画技術の開発

配分額:¥3250000

研究種別:

放電場の駆動力を利用したマイクロ機器の開発

配分額:¥2700000

研究種別:

スマートエレクトロニクスシートを搭載した人工心筋細胞組織の開発

2018年-0月-2020年-0月

配分額:¥6240000

研究種別:

マイクロ3Dプリンタと細胞シート技術による3次元状細胞組織の作製

2016年-0月-2018年-0月

配分額:¥3640000

研究種別:

3Dプリンタを用いた三相界面の微細構造作製による固体電解質形燃料電池の性能向上

2016年-0月-2017年-0月

配分額:¥3640000

研究種別:

革新的マイクロ3Dプリンタの開発

2016年-0月-2019年-0月

配分額:¥14820000

研究種別:

サイバー・フィジカルシステムによる高精度な心毒性の評価手法の開発

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥17680000

学内研究制度

特定課題研究

放電場を利用したマイクロ駆動機構

2004年度

研究成果概要:バイオテクノロジーやマルチメディアへの寄与を目指して,様々なマイクロマシンが提案されている.これまで放電場では短絡によって静電気力が作用しないと考えられていたが,我々の針対平板電極系放電場に関する研究によって,コロナ放電場ではイオ...バイオテクノロジーやマルチメディアへの寄与を目指して,様々なマイクロマシンが提案されている.これまで放電場では短絡によって静電気力が作用しないと考えられていたが,我々の針対平板電極系放電場に関する研究によって,コロナ放電場ではイオン風の反力に起因する100 Nオーダの電極が反発する方向の力が生じることがわかっている.本研究では,この針対平板電極系放電場のイオン風を利用した駆動機構・送風機構を作成し,以下のことを明らかにした.○駆動機構1.本駆動機構は,傾けた針電極と対向平板電極から構成される単純な構造である.2.機構の駆動速度や方向を針電極の傾きや印加電圧で単純にコントロールできる.3.並進駆動だけでなく,逆方向に針電極を設置することで回転駆動も可能である.4.また,イオン風の反力を利用した浮上機構を作成可能なことを実証した.○送風機構1.小型で,騒音がないマイクロファンを作成した.2.スポット冷却が可能で,10度程度の冷却が可能であり,0.数%の冷却効率であった.3.針電極と平板電極の位置,印加電圧によって,冷却のスポット径や冷却温度をコントロールできる. その他には,1.針電極の代わりに液体を満たしたチューブを使用することで,液滴が吐出することがわかっている.この現象を回路の配線を描くことに利用した結果,100 mオーダのラインが描けた.2.摩擦係数に異方性があるシートの上面に交番的な静電力を作用させると,並進駆動する機構の作成し,特性を把握した結果,印加電圧や印加周波数によって,駆動速度・駆動方向が変わることがわかった.また,駆動メカニズムを計算によって検証した結果,実験結果が概ね妥当だった.3.静電力を利用して,粒径の異なる粒子を分離する機構を試作し,特性を把握した結果,印加電圧が高いほど,分離される粒径が大きくなった.

高精度3Dプリンタの開発とこれを用いた人工生体組織の作製

2014年度

研究成果概要:3Dプリンタは、金属やプラスチックから構成される立体造形物の作製技術に応用されており、革新的な製造技術として強く期待されている。また、インクジェット型の3Dプリンタは、通常のプリンタと同じように操作できることから、ユザーフレンドリ...3Dプリンタは、金属やプラスチックから構成される立体造形物の作製技術に応用されており、革新的な製造技術として強く期待されている。また、インクジェット型の3Dプリンタは、通常のプリンタと同じように操作できることから、ユザーフレンドリーであり、さらなる発展が期待できる。これまで申請者らは、細胞やゼラチン、コラーゲン、アルギン酸ゲルなどの様々なバイオマテリアルの3Dパターニングが可能なことを実証している。本研究では、このマイクロ3Dプリンタのインクジェットモジュールに温度可変な機構を取り付けることによって、吐出する高分子液体の温度を変え、粘性を下げることによって、より微細なパターニングを可能にした。

マイクロフードプリンタによるデコレーション

2016年度

研究成果概要: 実際に食品を製造する際に必要となる描画パターンを開発した高精度マイクロ3Dフードプリンタを用いて複数のサンプルを作製した。本研究で作製した描画パターンは消費者の感覚器が認識可能である50μm以下の精度での描画がなされていることが... 実際に食品を製造する際に必要となる描画パターンを開発した高精度マイクロ3Dフードプリンタを用いて複数のサンプルを作製した。本研究で作製した描画パターンは消費者の感覚器が認識可能である50μm以下の精度での描画がなされていることが確認された。またこれらの描画パターンを組み合わせることで、より複雑なパターンを50μm以下の精度で描画することが可能であることを確認した。このことから本研究で開発をした高精度マイクロ3Dフードプリンタを用いることで、消費者が満足しうる食品の製造が可能であることが実証された。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
理工学基礎実験2A 総合機械創造理工学部2019春学期
マテリアルメカニクス創造理工学部2019春学期
マテリアルメカニクス  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019春学期
デザインエンジニアリング創造理工学部2019秋学期
デザインエンジニアリング  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
アドバンストマテリアルメカニクス創造理工学部2019秋学期
アドバンストマテリアルメカニクス  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
Mechanical Drawing and Design Fundamentals (Japanese)創造理工学部2019秋学期
メカニカルドローイング・デザインF創造理工学部2019秋学期
メカニカルドローイング・デザインF  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
メカニカルエンジニアリングラボF創造理工学部2019春学期
メカニカルエンジニアリングラボF  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019春学期
メカニカルエンジニアリングラボA創造理工学部2019秋学期
メカニカルエンジニアリングラボA  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
ゼミナール創造理工学部2019通年
ゼミナール  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019通年
エンジニアリング・プラクティス創造理工学部2019通年
エンジニアリング・プラクティス  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019通年
卒業論文・計画創造理工学部2019通年
卒業論文・計画  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019通年
マイクロ・ナノマシーン創造理工学部2019秋学期
Graduation Thesis A創造理工学部2019秋学期
Graduation Thesis A 【S Grade】創造理工学部2019秋学期
Graduation Thesis B創造理工学部2019春学期
Graduation Thesis B [S Grade]創造理工学部2019春学期
Material Mechanics for Mechanical Design B 創造理工学部2019春学期
Seminar A創造理工学部2019春学期
Engineering Practice A創造理工学部2019春学期
Seminar B創造理工学部2019秋学期
Engineering Practice B創造理工学部2019秋学期
Mechanical Engineering Laboratory A創造理工学部2019春学期
Mechanical Engineering Laboratory B創造理工学部2019秋学期
Seminar C創造理工学部2019春学期
Engineering Practice C創造理工学部2019春学期
Material Mechanics Fundamentals創造理工学部2019秋学期
Material Mechanics for Mechanical Design A 創造理工学部2019秋学期
Material Mechanics Fundamentals [S Grade]創造理工学部2019秋学期
デザインエンジニアリング大学院基幹理工学研究科2019秋学期
デザインエンジニアリング大学院創造理工学研究科2019秋学期
デザインエンジニアリング大学院先進理工学研究科2019秋学期
修士論文(総合機械)大学院創造理工学研究科2019通年
Research on Technology on Micro/Nano Fabrication大学院創造理工学研究科2019通年
マイクロ・ナノ工学研究大学院創造理工学研究科2019通年
高機能性熱防御システム研究大学院創造理工学研究科2019通年
デザイン・共創実習A大学院創造理工学研究科2019春学期
デザイン・共創実習B大学院創造理工学研究科2019秋学期
マイクロ・ナノ加工特論大学院創造理工学研究科2019秋学期
Seminar on Technology on Micro/Nano Fabrication A大学院創造理工学研究科2019春学期
マイクロ・ナノ加工演習A大学院創造理工学研究科2019春学期
Seminar on Technology on Micro/Nano Fabrication B大学院創造理工学研究科2019秋学期
マイクロ・ナノ加工演習B大学院創造理工学研究科2019秋学期
Seminar on Technology on Micro/Nano Fabrication C大学院創造理工学研究科2019春学期
マイクロ・ナノ加工演習C大学院創造理工学研究科2019春学期
Seminar on Technology on Micro/Nano Fabrication D大学院創造理工学研究科2019秋学期
マイクロ・ナノ加工演習D大学院創造理工学研究科2019秋学期
高機能性熱防御システム演習A大学院創造理工学研究科2019春学期
高機能性熱防御システム演習B大学院創造理工学研究科2019秋学期
高機能性熱防御システム演習C大学院創造理工学研究科2019春学期
高機能性熱防御システム演習D大学院創造理工学研究科2019秋学期
Master's Thesis (Department of Modern Mechanical Engineering)大学院創造理工学研究科2019通年
マイクロ・ナノ工学研究大学院創造理工学研究科2019通年
高機能性熱防御システム研究大学院創造理工学研究科2019通年
修士論文(生命理工)大学院先進理工学研究科2019通年
Research on Regenerative Medical Engineering and its Application大学院先進理工学研究科2019通年
再生医工学応用研究大学院先進理工学研究科2019通年
Seminar on Regenerative Medical Engineering A大学院先進理工学研究科2019春学期
再生医工学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Regenerative Medical Engineering B大学院先進理工学研究科2019秋学期
再生医工学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Regenerative Medical Engineering C大学院先進理工学研究科2019春学期
再生医工学演習C大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Regenerative Medical Engineering D大学院先進理工学研究科2019秋学期
再生医工学演習D大学院先進理工学研究科2019秋学期
Master's Thesis (Department of Integrative Bioscience and Biomedical Engineering)大学院先進理工学研究科2019通年
再生医工学応用研究大学院先進理工学研究科2019通年