有機・ポリマー材料のみで構成された、自立発電型グルコースセンサを開発しました。本デバイスは酵素電極を用いた酵素バイオ燃料電池として機能し、燃料であるグルコースの酸化によって電力を生成します。発電量が濃度（0.0〜1.0 mM）に依存する特性を利用し、外部電源なしでの測定を可能にしました。無線送信機との統合により、バッテリー不要のスマートフォンへのデータ伝送を実現しています。人工尿を用いた実験でも良好な応答を確認しており、将来的な非侵襲健康モニタリングへの応用が期待されます。金属を含まないため柔軟性や生体適合性、環境性にも優れた次世代デバイスです。

バイオハイブリッドロボットの精密制御に向け、筋組織の両端に埋め込んで駆動する「ピラー電極」を開発しました。従来の外部電極による刺激は、培養液中への信号拡散により隣接組織を誤作動させる課題がありました。本手法では、組織を固定するアンカー内部に低融点合金を充填し、独自の開口窓から直接電気信号を伝える構造を採用しました。これにより電場の拡散を抑えて刺激を局所に集中させることが可能となり、4mm離れた隣接組織に影響を与えず標的のみを選択的に収縮させることに成功しました。また、従来の棒状金電極より大きな収縮距離を実現しています。本技術は、筋組織を高密度に配置した、より複雑で生体に近い動作を行うバイオロボットの実現に貢献する画期的な成果です。

3Dプリンタで作製した、ねじ構造で連結可能な「マイクロ流体モジュール」を開発しました。トップ、中間、ボトムの3種のモジュールを自由に組み合わせ、設計変更が可能な同軸マイクロ流体デバイスを構築できます。このシステムは中心軸を精密に合わせた多層構造により、均一系の液滴や、細胞を含む多層ハイドロゲルファイバーの安定した生成を可能にします。従来の複雑な一体成型デバイスに比べ、作製や洗浄が容易で再利用性が高く、層数や寸法の調整も自在です。バイオファブリケーションにおいて、複雑な三次元組織構築や微小粒子の精密作製に貢献する画期的な成果です。

遠心力を利用し、細胞を包んだアルギン酸粒子をオイルフリーで大量作製するデバイスを開発しました。従来の遠心法は、回収槽に粒子が溜まることで液位が上昇し、粒子の形状が不安定になる課題がありましたが、本研究ではバイパス流路を設けて余剰液を排出し、液位を一定に保つ仕組みを導入しました。これにより、4分間で4万5千個以上の単分散な微粒子を安定して生成することに成功しました。オイルを使用しないため細胞毒性が低く、高い生存率を維持したまま封入可能です。また、粒子を組み立て単位（モジュール）として用いることで、人形型など複雑な三次元組織の迅速な構築も可能です。本技術は創薬や再生医療への応用が期待されます。