高精度な経上皮電気抵抗計測のためのトポロジー最適化による電極設計

カテゴリ: 部門大会

論文No: 16A2-M-1

グループ名: 【E】第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム

発行日: 2022/11/07

タイトル(英語): Electrode design using topology optimization for accurate measurement of trans-epithelial electrical resistance

著者名: 合田 晴紀(京都大学), 石田 尚之(京都大学), 古田 幸三(京都大学), 泉井 一浩(京都大学), Van Keulen Fred(Delft University of Technology), 亀井 謙一郎(京都大学), 土屋 智由(京都大学), 田畑 修(京都先端科学大学), 平井 義和(京都大学)

著者名(英語): Haruki Goda(Kyoto University), Naoyuki Ishida(), Kozo Furuta(Kyoto University), Kazuhiro Izui(Kyoto University), Fred Van Keulen(Delft University of Technology), Kenichiro Kamei(Kyoto University), Toshiyuki Tsuchiya(Kyoto University), Osamu Tabata(Kyoto University of Advanced Science), Yoshikazu Hirai(Kyoto University),

キーワード: 組織チップ|経上皮電気抵抗値(TEER)|インピーダンス計測|トポロジー最適化|生体模倣システム(MPS)|Organ-on-a-chip|Trans-epithelial electrical resistance|Impedance measurement|Topology optimization|Microphysiological System

要約(日本語): 本論文では,トポロジー最適化を用いた経上皮電気抵抗(TEER)計測用電極設計法を開発し、高精度なTEER計測と大面積での顕微鏡観察を両立した結果を報告する。電極作製を可能とするために,4端子法で用いる電極を同時にトポロジー最適化する新しい手法を開発した。本手法は,MPSでのバリア機能計測を高精度かつ安定的に可能にすることが,数値例により実証された。

要約(英語): We developed an electrode design method for Trans-epithelial electrical resistance (TEER) measurement using topology optimization allowing accurate impedance measurement as well as live cell imaging in a large area of cell culture chamber. To obtain meaningful electrode layouts, a method for simultaneous topology optimization of the four-electrode configuration was developed. Numerical examples demonstrate that the optimized electrode design provides accurate and robust measurement of TEER.

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