尾上　弘晃 (オノエ　ヒロアキ)

Onoe, Hiroaki

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 機械工学科 （矢上）

職名

教授

HP
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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2005年04月
    -
    2007年03月

    東京大学, 情報理工学系研究科, 日本学術振興会　特別研究員（DC2-PD）

  • 2007年04月
    -
    2009年03月

    東京大学, 生産技術研究所, 日本学術振興会　特別研究員（PD）

  • 2007年08月
    -
    2009年01月

    カリフォルニア大学バークレー校, 化学科, 客員研究員

  • 2009年04月
    -
    2014年03月

    東京大学, 生産技術研究所, 助教

  • 2010年10月
    -
    2014年05月

    科学技術振興機構, ERATO 研究総括補佐

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1997年04月
    -
    2001年03月

    東京大学, 工学部, 機械情報工学科

    大学, 卒業

  • 2001年04月
    -
    2006年03月

    東京大学, 情報理工学系研究科, 知能機械情報学専攻

    大学院, 修了, 博士

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（情報理工学）, 東京大学, 課程, 2006年03月

    マイクロ構造体の順序付き自己組立て

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノテク・材料 / ナノマイクロシステム

  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム

  • ライフサイエンス / 生体医工学

  • ライフサイエンス / 生体材料学

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • マイクロナノシステム

  • マイクロ流体工学

  • 自己組織化

  • ソフトマテリアル

  • 組織工学

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

  • マイクロ・ナノ熱工学の進展

    吉田光輝, 尾上弘晃, NTS, 2021年05月

    担当範囲: 熱駆動マイクロゲルデバイス,  担当ページ： 505-513

  • Integrated microsystems for bridging multiscale elements

    Yoshida K., Onoe H., Advances in Chemical Engineering, 2021年01月

    　概要を見る

    Hydrogels are emerging as enabling materials for a wide range of new applications for soft robots because of their flexibility. Some of the polymer chains that make up the hydrogel have a nano-scale function of swelling and contracting in response to external stimuli. In addition, because the network of polymer chains is on the nanometer order, it is possible to encapsulate various functional materials. Therefore, stimulus-responsive hydrogels and functional materials encapsulating hydrogels are also being actively studied for use as soft robot components. From a fundamentals point of view, the nano-scale functions of hydrogels, fabrication method, and integration with functional materials must be considered for each specific application. This section provides a basic understanding of hydrogels and the recent development of novel fabrication and integration of hydrogel with functional materials such as magnetic nanoparticles, Pt catalyst, graphene, photonic colloidal crystal, and living cells.

  • Microspring Fabrication by Anisotropic Gelation (Micro and Nano Fabrication Technology)

    Hiroaki Onoe, Koki Yoshida, Springer Nature Singapore, 2018年04月

    担当範囲: pp. 1-20

  • ハイドロゲルをマイクロスケールで精密加工するには？（ゲル化・増粘剤の使い方，選び方　事例集）

    中島駿介，尾上 弘晃, 技術情報協会, 2018年02月

    担当範囲: pp. 374-382

  • Fabrication of 3D cellular tissue utilizing MEMS technologies (Hyper Bio Assembler for 3D Cellular Systems)

    Shotaro Yoshida, Daniela Serien, Fumiaki Tomoike, Hiroaki Onoe, Shoji Takeuchi, Springer, 2015年07月

    担当範囲: pp. 177-202

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • L-2L ladder digital-to-analogue converter for dynamics generation of chemical concentrations

    Chatani T., Shiraishi S., Miyazako H., Onoe H., Hori Y.

    Royal Society Open Science （Royal Society Open Science)  10 （ 4 ）  2023年04月

    　概要を見る

    Cellular response to dynamic chemical stimulation encodes rich information about the underlying reaction pathways and their kinetics. Microfluidic chemical stimulators play a key role in generating dynamic concentration waveforms by mixing several aqueous solutions. In this article, we propose a multi-layer microfluidic chemical stimulator capable of modulating chemical concentrations by a simple binary logic based on the electronic-hydraulic analogy of electronic R-2R ladder circuits. The proposed device, which we call L-2L ladder digital-to-analogue converter (DAC), allows us to systematically modulate 2n levels of concentrations from single sources of solution and solvent by a single operation of 2n membrane valves, which contrasts with existing devices that require complex channel geometry with multiple input sources and valve operations. We fabricated the L-2L ladder DAC with n = 3 bit resolution and verified the concept by comparing the generated waveforms with computational simulations. The response time of the proposed DAC was within the order of seconds because of its simple operation logic of membrane valves. Furthermore, detailed analysis of the waveforms revealed that the transient concentration can be systematically predicted by a simple addition of the transient waveforms of 2n = 6 base patterns, enabling facile optimization of the channel geometry to fine-tune the output waveforms.

  • Near-Infrared-Triggered On-Demand Controlled Release of Adeno-Associated Virus from Alginate Hydrogel Microbeads with Heat Transducer for Gene Therapy

    Takatsuka S., Kubota T., Kurashina Y., Onoe H.

    Small （Small)  19 （ 7 ）  2023年02月

    ISSN  16136810

    　概要を見る

    Gene therapy using adeno-associated virus (AAV) has potential as a radical treatment modality for genetic diseases such as sensorineural deafness. To establish clinical applications, it is necessary to avoid immune response to AAV by controlled release system of AAV. Here, a near-infrared (NIR)-triggered on-demand AAV release system using alginate hydrogel microbeads with a heat transducer is proposed. By using a centrifuge-based microdroplet shooting device, the microbeads encapsulating AAV with Fe3O4 microparticles (Fe3O4-MPs) as a heat transducer are fabricated. Fe3O4-MPs generated heat by NIR enhanced the diffusion speed of the AAV, resulting in the AAV being released from the microbeads. By irradiating the microbeads encapsulating fluorescent polystyrene nanoparticles (FP-NPs) (viral model) with NIR, the fluorescence intensity decreased only for FP-NPs with a diameter of 20 nm and not for 100 or 200 nm, confirming that this system can release virus with a diameter of several tens of nanometers. By irradiating NIR to the AAV-encapsulating microbeads with Fe3O4-MPs, the AAV is released on demand, and gene transfection to cells by AAV is confirmed without loss of viral activity. The NIR-triggered AAV release system proposed in this study increases the number of alternatives for the method of drug release in gene therapy.

  • A Novel Rat Model of Embolic Cerebral Ischemia Using a Cell-Implantable Radiopaque Hydrogel Microfiber

    Komatsu T., Ohta H., Takakura N., Hata J., Kitagawa T., Kurashina Y., Onoe H., Okano H.J., Iguchi Y.

    Translational Stroke Research （Translational Stroke Research)  2023年

    ISSN  18684483

    　概要を見る

    The failure of neuroprotective treatment-related clinical trials, including stem cell therapies, may be partially due to a lack of suitable animal models. We have developed a stem cell-implantable radiopaque hydrogel microfiber that can survive for a long time in vivo. The microfiber is made of barium alginate hydrogel containing zirconium dioxide, fabricated in a dual coaxial laminar flow microfluidic device. We aimed to develop a novel focal stroke model using this microfiber. Using male Sprague-Dawley rats (n=14), a catheter (inner diameter, 0.42 mm; outer diameter, 0.55 mm) was navigated from the caudal ventral artery to the left internal carotid artery using digital subtraction angiography. A radiopaque hydrogel microfiber (diameter, 0.4 mm; length, 1 mm) was advanced through the catheter by slow injection of heparinized physiological saline to establish local occlusion. Both 9.4-T magnetic resonance imaging at 3 and 6 h and 2% 2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride staining at 24 h after stroke model creation were performed. Neurological deficit score and body temperature were measured. The anterior cerebral artery-middle cerebral artery bifurcation was selectively embolized in all rats. Median operating time was 4 min (interquartile range [IQR], 3–8 min). Mean infarct volume was 388 mm3 (IQR, 354–420 mm3) at 24 h after occlusion. No infarction of the thalamus or hypothalamus was seen. Body temperature did not change significantly over time (P = 0.204). However, neurological deficit scores before and at 3, 6, and 24 h after model creation differed significantly (P < 0.001). We present a novel rat model of focal infarct restricted to the middle cerebral artery territory using a radiopaque hydrogel microfiber positioned under fluoroscopic guidance. By comparing the use of stem cell-containing versus non-containing fibers in this stroke model, it would be possible to determine the efficacy of "pure" cell transplantation in treating stroke.

  • A Three-Dimensional Artificial Intestinal Tissue With A Crypt-Like Inner Surface

    Tanaka S., Itai S., Onoe H.

    Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) （Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS))  2023-January   456 - 459 2023年

    ISSN  10846999

    　概要を見る

    Disruption of the microbiome in humans caused several diseases. To infer causality, the intestinal models are essential, but the commonly used model has still room for improvements such as biomimicry, productivity, and ability to co-culture with bacteria. This paper describes the artificial intestinal tissue by culturing intestinal cells (Caco-2) in the collagen gel tube with crypt-like cavities created by electrolysis-triggered microbubbles. This tube device has high biomimicry and productivity and also consists of glass/silicone tubes connector at both ends, which allows for connecting external pumps easily and running two types of flows: the inside of the tube (internal flow) and permeation from the outside of the tube to the inside (external flow). In order to show this high extensibility, we demonstrated the co-culture of Caco-2 cells and bacteria (Bifidobacteria). We believe that our device will be a platform for investigating complex intestinal diseases due to its high biomimetic properties.

  • Oil-Sealed Rgd-Modified Hydrogel Microwell Array with Size-Selective Permeation for Analysis on Exosomes from Single Cells

    Yamagata C., Itai S., Kurashina Y., Asai M., Hoshino A., Onoe H.

    Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) （Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS))  2023-January   319 - 322 2023年

    ISSN  10846999

    　概要を見る

    We propose an oil-sealed arginine-glycine-aspartate (RGD)-modified hydrogel microwell array for analyzing exosomes secreted from single cells. Our device realizes the collection of exosomes from single cells in parallel. The size-selective permeation of the RGD-modified alginate hydrogel allows both stable cell culturing of single or few cells in closed wells and the confinement of exosomes secreted in each space. The nutrients (< 20 nm) that are necessary for cell culture can pass through the hydrogel, while exosomes (30-150 nm) do not permeate the walls of microwells. The cell culture property and the permeability of our device were examined, showing the capability to collect exosomes from single cells. We believe that our device would contribute to understanding the mechanisms of various diseases.

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 3次元灌流共培養のためのマイクロゲルチューブデバイス

    板井駿，尾上弘晃

    ケミカルエンジニヤリング 63 ( 11 ) 52 - 57 2018年11月

    記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 共著

  • 細胞ファイバの形成技術と再生組織移植への応用

    尾上弘晃, 興津輝

    実験医学 33 ( 8 ) 1235 - 1241 2015年

    記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 共著

  • 生体組織構築のための細胞ファイバ技術

    尾上弘晃, 竹内昌治

    生物物理 55 ( 4 ) 206 - 207 2015年

    記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 共著

  • 曲面や粗面をつかむロボットハンドの実現に求められる樹脂吸盤 –そのニーズと開発事例-

    西田知司, 尾上弘晃

    MATERIAL STAGE 15 ( 3 ) 63 - 67 2015年

    記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 共著

  • 人工的に構築したヒモ状細胞組織

    平山佳代子, 尾上弘晃, 竹内昌治

    整形・災害外科 57 ( 5 ) 563 - 570 2014年

    記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • Microfluidic reflective display with primary color sub-pixels

    Junpei Muramatsu, Hiroaki Onoe

    The 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020), 

    2020年01月
    , 

    ポスター発表

  • Locally bendable stimuli-responsive hydrogel actuator with axially patterned functional materials

    Nobuki Takeuchi, Shunsuke Nakajima, Yutaka Hori, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe

    The 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020), 

    2020年01月
    , 

    口頭発表（一般）

  • pNIPAM/SWCNT-based hydrogel micro-gripper driven by infrared light for intravascular surgery

    Takaya Kuroda, Hiroaki Onoe

    The 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020), 

    2020年01月
    , 

    ポスター発表

  • Self-folding acute-angel origami driven by surface bending force

    Takuya Uchida, Hiroki Yasuga, Tomohiro Tachi, Eiji Iwase, Hiroaki Onoe

    The 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020), 

    2020年01月
    , 

    ポスター発表

  • ECM-based gradient generator for tunable surface environment by interstitial flow

    Azusa Shimizu, Wei H. Goh, Rahul Karyappa, Michinao Hashimoto, Hiroaki Onoe

    The 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2020), 

    2020年01月
    , 

    口頭発表（一般）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 機械的メタマテリアルとDNAゲルの融合による生化学構造色センサの高感度化

    2021年07月
    -
    2024年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 尾上 弘晃, 挑戦的研究（開拓）, 補助金,  研究代表者

  • 力学刺激の知能化によるin vitro3次元組織の超効率的成熟化

    2019年04月
    -
    2022年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 尾上　弘晃, 基盤研究（Ａ）, 補助金,  研究代表者

  • ナノグルコースセンサが取り込まれた人工組織の開発

    2016年09月
    -
    2018年03月

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会）, 補助金,  研究代表者

  • 炎症が惹起する神経変性機構解明のためのヒト血液脳関門の構築

    2016年04月
    -
    2018年03月

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会）, 根岸みどり, 補助金,  研究分担者

  • マイクロファイバの自己折り畳みによる複合ゲル３次元構造構築

    2015年04月
    -
    2018年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会）, 尾上弘晃, 補助金,  研究代表者

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Works 【 表示 ／ 非表示 】

  • Biohybird Art

    Biohybrid Art Lab with Fu Tsurumaki

    Spiral Independent Creator’s Festival, 2011, 

    2010年05月
    , 

    その他, 共同

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 給電型遠心駆動微小液滴生成装置およびその生成物

    出願日： 特願2018-76379  2018年05月 

    特許権, 共同

  • 多層構造体とその製造方法及び利用方法

    出願日： 特願2017-92602  2017年05月 

    特許権, 共同

  • 刺激応答性ファイバ，刺激応答性ファイバの製造方法，及び刺激応答性ファイバの製造装置

    出願日： 特願2016-199517  2016年10月 

    特許権, 単独

  • カラーフィルタ、これを用いた表示装置、及びカラーフィルタの作製方法

    出願日： 特願2016-10932  2016年01月 

    特許権, 共同

  • マイクロビーズ及びその製造方法

    出願日： 特願2015-210971  2015年10月 

    特許権, 共同

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 文部科学大臣表彰　若手科学者賞

    2017年04月, 文部科学省, マイクロ加工技術を利用した人工生体組織構築の研究

  • 第４回新化学技術研究奨励賞

    尾上弘晃, 2014年05月, 公益財団法人 新化学技術推進協会, マイクロゲルファイバのself-foldingによる複合3次元機能材料構築法の創生

  • Outstanding paper award

    1. Yuya Morimoto, Hiroaki Onoe, Shoji Takeuchi, 2013年, Twenty Sixth International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, Muscle Based Bioactuator Driven in Air

    受賞区分： 国内外の国際的学術賞

  • 五十嵐賞（最優秀講演賞）

    2011年09月, 電気学会センサ・マイクロマシン部門, 細胞ファイバーによるセンチメートルスケール三次元組織の構築

  • JIEP best paper award

    3. Tetsuo Kan, Yusuke Takei, Hiroaki Onoe, Eiji Iwase, Tetsuji Dohi, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama, 2009年, The International Conference on Electronics Packaging, Nano-Mechanical Structure Fabrication Technology for Highly Integrated, Complex MEMS

    受賞区分： 国内外の国際的学術賞

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • マルチディシプリナリ・デザイン科学特別講義

    2023年度

  • 理工学基礎実験

    2023年度

  • 材料力学の基礎

    2023年度

  • 総合デザイン工学課題研究

    2023年度

  • 交換協定課題研究Ｂ

    2023年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 機械工学実験

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2016年03月
    , 

    春学期, 実習・実験, 兼任, 3時間, 140人

  • 機械工学創造演習

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2016年03月
    , 

    秋学期, 演習, 兼任, 2時間, 140人

  • 理工学基礎実験

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2016年03月
    , 

    春学期, 実習・実験, 兼任, 2時間

  • プロダクションエンジニアリング

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2016年03月
    , 

    春学期, 演習, 兼任, 2時間, 140人

  • 機械工学創造演習

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月
    , 

    秋学期, 演習

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • IEEE, 

    2016年
    -
    継続中

  • 電気学会, 

    2016年
    -
    継続中

  • 日本機械学会, 

    2013年
    -
    継続中

  • 化学とマイクロ・ナノシステム学会, 

    2010年
    -
    継続中

  • 日本生物物理学会, 

    2009年
    -
    継続中
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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2017年04月
    -
    継続中

    広報担当・幹事, 日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門　総務委員会

  • 2017年02月
    -
    2018年01月

    主査, 電気学会　第34回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム論文委員会

  • 2017年02月
    -
    2018年01月

    広報委員, 日本機械学会　第8回マイクロ・ナノ工学　実行委員会

  • 2017年01月
    -
    2019年12月

    委員, 電気学会　立体構造や柔軟材料への微細加工、実装技術に関する若手研究者を中心とした調査専門委員会

  • 2016年02月
    -
    2017年01月

    副主査, 電気学会　第33回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム論文委員会

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