Our Developed System

Flow exposure system

Flow exposure system enables long-term cell culture by circulating the culture medium. The flow chamber connected to the flow circuit applies shear flow to the cultured cells, and the system mimics physiological / pathological hemodynamic environments. Flow-exposure experiments can be performed in various conditions such as unidirectional flow, reciprocating flow, and pulsatile flow.

培養液を灌流させることで長時間の細胞培養を可能にするシステムです。回路に接続するフローチャンバーによって、生理・病理環境の血流環境を模擬することが可能です。一方向の流れ、往復流れ、拍動流、圧力の時間制御など様々な環境で灌流培養実験が可能です。

Yoshino et al, J Biomech Sci Eng 2013Banjo et al, Nat Commun 2013Yoshino et al, Integr Biol 2017Saitou et al, Clin Sci 2018Miyazaki et al, Sci Adv 2019Ryu et al, iScience 2020Murase et al, Nat Biomed Eng 2023

Flow chamber

Flow chamber generates a shear flow (laminar shear flow / shear flow with its spatial gradient) by setting it on a commercially available cell culture dish. We have a lineup of the flow chambers that can be set on dishes with diameters of 35, 60, and 100 mm, and can be used for various assays such as live imaging and biochemical / molecular biology analyses. 

市販の細胞培養用ディッシュにセットすることで、せん断流れ環境を作り出すフローチャンバーです。直径35, 60, 100 mmのディッシュに対応可能なラインナップを用意していますので、ライブイメージング、生化学・分子生物学解析など様々なアッセイに対応できます。一様せん断流、空間勾配を有するせん断流など様々な流れ環境を再現できます。

Yoshino et al, J Biomech Sci Eng 2013Banjo et al, Nat Commun 2013Yoshino et al, Integr Biol 2017Saitou et al, Clin Sci 2018Miyazaki et al, Sci Adv 2019Ryu et al, iScience 2020Murase et al, Nat Biomed Eng 2023

Pressure exposure system

Pressure exposure system applies both positive and negative hydrostatic pressure to cultured cells by compressing and expanding the culture medium, respectively. This system is used for immunostaining and biochemical / molecular biological analyses.

チャンバー内に満たされた培養液をシリンジを用いて圧縮・膨張させることで正圧・負圧の両方を細胞に負荷することができる静水圧負荷培養システムです。免疫染色や生化学・分子生物学解析に対応しています。

Yoshino et al, Cell Mol Bioeng 2015Yoshino and Sato, J Biomech Eng 2019Yoshino et al, Commun Biol 2020Murase et al, Nat Biomed Eng 2023

Hydrostatic pressure microscopy

Pressure chamber enables live imaging while applying pressure to cultured cells. Setting this chamber on a microscope, we can observe cellular dynamics under the pressured condition with transmitted light and fluorescence microscopy at high magnification.

培養細胞等に圧力負荷を行いながらライブイメージング可能なシステムです。各種メーカーの顕微鏡にセットすることで、圧力環境下の細胞動態の透過光・蛍光観察を高倍率で行うことができます。

Yoshino and Sato, J Biomech Eng 2019Yoshino et al, Commun Biol 2020

Cultured blood vessel model

under construction

Surface-discharge plasma source

This device can generate low-temperature plasma flow by surface discharge. It is possible to apply plasma treatment directly to a liquid flowing through a glass tube electrode.

沿面放電によって低温プラズマ流を生成することができるデバイスです。ガラス管電極中を流れる液体に対して直接プラズマ処理を施すことが可能です。

Tanaka et al, Res Sq 2021 (Preprint)Japanese Patent: No. 6408689, No. 6713795

Nano-sized mist generator with DBD plasma

This device is capable of nanomisting liquids, regardless of whether they are water-based or oil-based. Nano-sized mist is generated by passing  and charging a solution through the needle to which high voltage is applied, and exposing the charged solution to a dielectric barrier discharge in the glass tube.

水性、油性に依らず液体のナノミスト化が可能な装置です。高電圧を印加したニードル内を通して荷電した溶液を、ガラス管電極内に発生させた誘電体バリア放電に触れさせることでナノミストが生成されます。

Watanabe et al, Sci Rep 2022Japanese Patent Application No: 2022-057334

Cancer spheroid

under construction


Iijima et al,  In vitro models 2024

CNC-milled / 3D printed device

Sub-millimeter scale structures (flow channels, pillars, needles, etc.) designed using 3D CAD are manufactured using CNC milling machines /  3D printers ("Digital modeling / Rapid prototyping"). We can prepare our own devices for cellular and plasma experiments.

3D CADを用いて設計したサブミリメートルスケールの構造物(流路、ピラー、ニードルなど)をCNCフライス盤や3Dプリンタを用いて製作しています(デジタル造型)。細胞実験やプラズマ実験等に用いるデバイスを独自に製作可能です。 

Hayase and Yoshino, ACS Appl Bio Mater 2020Iijima et al, In vitro models 2024

Module-embedded micro laboratory system

under construction

Vertically oscillating chair

under construction

Automated pipetting system

under construction

Micro-load tensile testing machine

under construction

Micro-load compression testing machine

under construction

Micro differential pressure-driven mouse neonatal ventilator

under construction

Radial force testing machine

This testing machine enables us to measure the expansion force (radial stiffness) of a medical device stent for the treatment of vascular stenosis. This machine measures the Hoop force during stent compression and expansion. It is designed for stents with a diameter of 4~20 mm.

血管狭窄治療用の医療器具ステントの拡張力(半径方向剛性)を測定可能な試験装置です。ステント圧縮・拡張時のHoop forceの計測試験が行えます。直径4~20 mm程度のステントを対象としています。

Yoshino and Sato, Chapter 8 in Mechanical Engineering (ISBN: 978-953-51-0505-3), 2012

Design support system for self-expanding stent

We have proposed a algorithm that can design a stent shape suitable for mechanical properties  of the blood vessel. We have developed a theory to feed back the results about estimation of expanded stent shape  and performance evaluation on the computer to the design of the stent shape. This makes it possible to efficiently explore "a stent with high bioaffinity".

血管の特性に合わせてステント形状を適正に設計可能な設計アルゴリズムを提案しています。コンピュータ上で拡張解析や性能評価が可能で、その結果を形状設計にフィードバックする理論を構築しています。「生体にやさしいステント」の探索を効率良く行うことができます。

Yoshino and Inoue, Proc Inst Mech Eng H 2010 (awarded "The 2010 Duncan Dowson Prize" by IMechE)Yoshino et al, Proc Inst Mech Eng H 2011Yoshino and Sato, Cardiovasc Eng Technol 2011