九州大学 研究者情報
研究者情報 (研究者の方へ)入力に際してお困りですか?
基本情報 研究活動 教育活動 社会活動
佐久間 臣耶(さくま しんや) データ更新日:2024.06.27

准教授 /  工学研究院 機械工学部門


主な研究テーマ
オンチップロボティクスを用いた超高速・超高精度細胞操作・計測
キーワード:マイクロ/ナノ, メカトロニクス, ロボティクス, マイクロフルイディクス, マイクロ流体チップ, 微細加工, 細胞, 操作, 解析
2020.05~2025.03.
従事しているプロジェクト研究
CA搭載細胞の高速・高精度分取技術の開発
2022.12~2026.03, 代表者:佐久間臣耶, 九州大学, JST.
細胞内CAの遠隔制御性評価のための3次元評価プラットフォームの開発
2022.12~2026.03, 代表者:佐久間臣耶, 九州大学, JST.
高速マイクロ流体制御が拓く超高分解能時空間バイオプシーの学理
2022.04~2025.03, 代表者:佐久間臣耶, 九州大学, JST.
プロトプラスト再生理解のためのオンチップ機械指標活性型細胞ソーティングの学理創成
2022.04~2025.03, 代表者:佐久間臣耶, 九州大学, JSPS(基盤B).
研究業績
主要著書
主要原著論文
1. Y. Kasai, C. Leipe, M. Saito, H. Kitagawa, S. Lauterbach, A. Brauer, P. E. Tarasov, T. Goslar, F. Arai, S. Sakuma, Breakthrough in purification of fossil pollen for dating of sediments by a new large-particle on-chip sorter, Science Advances, 10.1126/sciadv.abe7327, 7, 16, Article number: eabe7327, 12 pages, 2021.04.
2. Nao Nitta, Takanori Iino, Akihiro Isozaki, Mai Yamagishi, Yasutaka Kitahama, Shinya Sakuma, Yuta Suzuki, Hiroshi Tezuka, Minoru Oikawa, Fumihito Arai, Takuya Asai, Dinghuan Deng, Hideya Fukuzawa, Misa Hase, Tomohisa Hasunuma, Takeshi Hayakawa, Kei Hiraki, Kotaro Hiramatsu, Yu Hoshino, Mary Inaba, Yuki Inoue, Takuro Ito, Masataka Kajikawa, Hiroshi Karakawa, Yusuke Kasai, Yuichi Kato, Hirofumi Kobayashi, Cheng Lei, Satoshi Matsusaka, Hideharu Mikami, Atsuhiro Nakagawa, Keiji Numata, Tadataka Ota, Takeichiro Sekiya, Kiyotaka Shiba, Yoshitaka Shirasaki, Nobutake Suzuki, Shunji Tanaka, Shunnosuke Ueno, Hiroshi Watarai, Takashi Yamano, Masayuki Yazawa, Yusuke Yonamine, Dino Di Carlo, Yoichiroh Hosokawa, Sotaro Uemura, Takeaki Sugimura, Yasuyuki Ozeki, Keisuke Goda, Raman image-activated cell sorting, Nature Communications, 10.1038/s41467-020-17285-3, 11, Article number: 3452, 16 pages, 2020.07, The advent of image-activated cell sorting and imaging-based cell picking has advanced our knowledge and exploitation of biological systems in the last decade. Unfortunately, they generally rely on fluorescent labeling for cellular phenotyping, an indirect measure of the molecular landscape in the cell, which has critical limitations. Here we demonstrate Raman image-activated cell sorting by directly probing chemically specific intracellular molecular vibrations via ultrafast multicolor stimulated Raman scattering (SRS) microscopy for cellular phenotyping. Specifically, the technology enables real-time SRS-image-based sorting of single live cells with a throughput of up to ~100 events per second without the need for fluorescent labeling. To show the broad utility of the technology, we show its applicability to diverse cell types and sizes. The technology is highly versatile and holds promise for numerous applications that are previously difficult or undesirable with fluorescence-based technologies..
3. Akihiro Isozaki, Hideharu Mikami, Hiroshi Tezuka, Hiroki Matsumura, Kangrui Huang, Marino Akamine, Kotaro Hiramatsu, Takanori Iino, Takuro Ito, Hiroshi Karakawa, Yusuke Kasai, Yan Li, Yuta Nakagawa, Shinsuke Ohnuki, Tadataka Ota, Yong Qian, Shinya Sakuma, Takeichiro Sekiya, Yoshitaka Shirasaki, Nobutake Suzuki, Ehsen Tayyabi, Tsubasa Wakamiya, Muzhen Xu, Mai Yamagishi, Haochen Yan, Qiang Yu, Sheng Yan, Dan Yuan, Wei Zhang, Yaqi Zhao, Fumihito Arai, Robert E. Campbell, Christophe Danelon, Dino Di Carlo, Kei Hiraki, Yu Hoshino, Yoichiroh Hosokawa, Mary Inaba, Atsuhiro Nakagawa, Yoshikazu Ohya, Minoru Oikawa, Sotaro Uemura, Yasuyuki Ozeki, Takeaki Sugimura, Nao Nitta, Keisuke Goda, Intelligent image-activated cell sorting 2.0, Lab on a chip, 10.1039/D0LC00080A, 20, 13, 2263-2273, 2020.05, The advent of intelligent image-activated cell sorting (iIACS) has enabled high-throughput intelligent image-based sorting of single live cells from heterogeneous populations. iIACS is an on-chip microfluidic technology that builds on a seamless integration of a high-throughput fluorescence microscope, cell focuser, cell sorter, and deep neural network on a hybrid software–hardware data management architecture, thereby providing the combined merits of optical microscopy, fluorescence-activated cell sorting (FACS), and deep learning. Here we report an iIACS machine that far surpasses the state-of-the-art iIACS machine in system performance in order to expand the range of applications and discoveries enabled by the technology. Specifically, it provides a high throughput of ∼2000 events per second and a high sensitivity of ∼50 molecules of equivalent soluble fluorophores (MESFs), both of which are 20 times superior to those achieved in previous reports. This is made possible by employing (i) an image-sensor-based optomechanical flow imaging method known as virtual-freezing fluorescence imaging and (ii) a real-time intelligent image processor on an 8-PC server equipped with 8 multi-core CPUs and GPUs for intelligent decision-making, in order to significantly boost the imaging performance and computational power of the iIACS machine. We characterize the iIACS machine with fluorescent particles and various cell types and show that the performance of the iIACS machine is close to its achievable design specification. Equipped with the improved capabilities, this new generation of the iIACS technology holds promise for diverse applications in immunology, microbiology, stem cell biology, cancer biology, pathology, and synthetic biology..
4. Akihiro Isozaki, Hideharu Mikami, Kotaro Hiramatsu, Shinya Sakuma, Yusuke Kasai, Takanori Iino, Takashi Yamano, Atsushi Yasumoto, Yusuke Oguchi, Nobutake Suzuki, Yoshitaka Shirasaki, Taichiro Endo, Takuro Ito, Kei Hiraki, Makoto Yamada, Satoshi Matsusaka, Takeshi Hayakawa, Hideya Fukuzawa, Yutaka Yatomi, Fumihito Arai, Dino Di Carlo, Atsuhiro Nakagawa, Yu Hoshino, Yoichiroh Hosokawa, Sotaro Uemura, Takeaki Sugimura, Yasuyuki Ozeki, Nao Nitta, Keisuke Goda, A practical guide to intelligent image-activated cell sorting, Nature Protocol, 10.1038/s41596-019-0183-1, 14, 2370-2415, 2019.07.
5. Shinya Sakuma, Ko Nakahara, Fumihito Arai, Continuous mechanical indexing of single-cell spheroids using a robot-integrated microfluidic chip, IEEE Robotics and Automation Letters, 10.1109/LRA.2019.2923976, 4, 3, 2973-2980, 2019.06.
6. Nao Nitta, Takeaki Sugimura, Akihiro Isozaki, Hideharu Mikami, Kei Hiraki, Shinya Sakuma, Takanori Iino, Fumihito Arai, Taichiro Endo, Yasuhiro Fujiwaki, Hideya Fukuzawa, Misa Hase, Takeshi Hayakawa, Kotaro Hiramatsu, Yu Hoshino, Mary Inaba, Takuro Ito, Hiroshi Karakawa, Yusuke Kasai, Kenichi Koizumi, SangWook Lee, Cheng Lei, Ming Li, Takanori Maeno, Satoshi Matsusaka, Daichi Murakami, Atsuhiro Nakagawa, Yusuke Oguchi, Minoru Oikawa, Tadataka Ota, Kiyotaka Shiba, Hirofumi Shintaku, Yoshitaka Shirasaki, Kanako Suga, Yuta Suzuki, Nobutake Suzuki, Yo Tanaka, Hiroshi Tezuka, Chihana Toyokawa, Yaxiaer Yalikun, Makoto Yamada, Mai Yamagishi, Takashi Yamano, Atsushi Yasumoto, Yutaka Yatomi, Masayuki Yazawa, Dino Di Carlo, Yoichiroh Hosokawa, Sotaro Uemura, Yasuyuki Ozeki, Keisuke Goda, Intelligent Image-Activated Cell Sorting, Cell, 10.1016/j.cell.2018.08.028, 175, 1, 266-276, 266-276.e13, 2018.09.
7. Kou Nakahara, Shinya Sakuma, Manabu Kawahara, Masashi Takahashi, Fumihito Arai, Time-Lapse Mechanical Characterization of Zona Pellucida Using a Cell Carrier Chip, Journal of Microelectromechanical Systems, 10.1109/JMEMS.2018.2818183, 27, 3, 464-471, 2018.06.
8. Shinya Sakuma, Yusuke Kasai, Takeshi Hayakawa, Fumihito Arai, On-chip cell sorting by high-speed local-flow control using dual membrane pumps, Lab on a chip, 10.1039/C7LC00536A, 17, 16, 2685-2884, 2017.01.
9. Shinya Sakuma, Keisuke Kuroda, Chia-Hung Dylan Tsai, Wataru Fukui, Fumihito Arai, Makoto Kaneko, Red blood cell fatigue evaluation based on the close-encountering point between extensibility and recoverability, Lab on a Chip, 10.1039/C3LC51003D, 14, 1135-1141, 2014.01.
10. Shinya Sakuma, Fumihito Arai, Cellular force measurement using a nanometric-probe-integrated microfluidic chip with a displacement reduction mechanism, Journal of Robotics and Mechatronics, 10.20965/jrm.2013.p0277, 25, 2, 277-284, 2013.04.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
主要学会発表等
特許出願・取得
特許出願件数  1件
特許登録件数  0件
その他の優れた研究業績
2020.11, Certificate of appreciation highly cited author from Royal Society of Chemistry.
学会活動
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2023.11.20~2023.11.23, The 34th 2023 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Session Organizer: Emerging technologies for spatiotemporal analysis of cells (Organizers: Shinya Sakuma, Yoshitaka Shirasaki, Niko Kimura).
2023.11.20~2023.11.22, The 34th 2023 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Exhibition Chair.
2022.08.01~2023.06.30, The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023), Technical program committee member.
2023.06.25~2023.06.29, The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023), Session Chair: Chemical Sensors II.
2022.11.27~2022.11.30, The 33rd 2022 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Session Organizer: Emerging technologies for spatiotemporal analysis of cells (Organizers: Shinya Sakuma, Yoshitaka Shirasaki, Niko Kimura).
2022.11.27~2022.11.30, The 33rd 2022 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Exhibition Chair.
2022.10.23~2022.10.27, The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (micro-TAS 2022), Session Chair: Co-Culture.
2021.12.05~2021.12.08, The 32nd 2021 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Exhibition Chair.
2020.09.01~2020.09.03, 日本学術会議 第6回理論応用力学シンポジウム, 現地実行員.
2020.09.13~2020.09.16, 日本機械学会 2020年度年次大会, 実行委員.
2020.10.26~2020.10.28, 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第42回研究会, 実行委員.
2020.12.20~2020.12.20, The 31st 2020 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (From Micro & Nano Scale Systems to Robotics & Mechatronics Systems), Exhibition Chair.
受賞
Best Paper Award, The 2023 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS 2023), 2023.11.
Best Paper Award, The 27th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS 2023), 2023.10.
Best Paper Award, The 2022 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS 2022), 2022.11.
Best Paper Award, The 2022 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS 2022), 2022.11.
日本機械学会 東海支部特別功労賞, 日本機械学会東海支部第69期, 2021.03.
第37回日本ロボット学会優秀研究・技術賞, 日本ロボット学会, 2020.10.
SI2019 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2019.12.
SI2019 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2019.12.
SI2019 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2019.12.
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門一般表彰(ROBOMECH表彰)(学術研究分野), 一般社団法人日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門, 2019.06.
Best Paper Award, The 29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2018.12.
SI2017 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2017.12.
Best Paper Award, The 27th 2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2018.12.
計測自動制御学会 学会賞(論文賞),2016年度, 公益社団法人計測自動制御学会, 2016.09.
化学とマイクロ・ナノシステム学会第34回研究会 優秀研究賞, 化学とマイクロ・ナノシステム学会第34回研究会, 2016.09.
化学とマイクロ・ナノシステム学会 若手優秀賞,2016年度, 化学とマイクロ・ナノシステム学会, 2016.04.
Best Poster Award, The 26th 2015 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2015.11.
第20回ロボティクス・シンポジア 最優秀論文賞, 第20回ロボティクス・シンポジア, 2015.09.
Best Paper Award, The 25th 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2014.11.
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門一般表彰(ROBOMECH表彰), 2014年度, 一般社団法人日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門, 2014.05.
SI2013 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2013.12.
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門一般表彰(ROBOMECH表彰), 2013年度, 一般社団法人日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門, 2013.05.
Best Paper Award, The 23rd 2012 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2012.12.
Best Paper Award in Automation, 2012 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA2012), 2012.08.
優秀ポスター賞, 第23回化学とマイクロ・ナノシステム研究会, 2012.06.
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門一般表彰(ROBOMECH表彰), 2012年度, 一般社団法人日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門, 2012.05.
Award for Best Poster Presentation, 4th GMSI International Symposium, 2012.03.
JRM 表彰 (Certificate of Merit for Journal of Robotics and Mechatronics Best Paper), 一般社団法人日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門, 2011.05.
第24回日本ロボット学会研究奨励賞, 一般社団法人日本ロボット学会, 2009.09.
日本機械学会若手優秀講演フェロー賞, 一般社団法人日本機械学会, 2009.05.
SI2008 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2007.12.
SI2008 優秀講演賞, 公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門, 2007.12.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2022年度~2025年度, 基盤研究(B), 代表, プロトプラスト再生理解のためのオンチップ機械指標活性型細胞ソーティングの学理創成.
2017年度~2019年度, 若手研究(A,B), 代表, スフェロイドの機械特性ソーティングを基軸とした培養環境との機械的相互作用評価.
2015年度~2016年度, 若手研究(A,B), 代表, ロボット統合型マイクロ流体チップによる卵子機械的特徴量の長期タイムラプス計測.
2012年度~2013年度, 特別研究員奨励費, 代表, 単一細胞の超高精度・超高速連続操作のためのオンチップロボットの開発.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2022年度~2025年度, ムーンショット型研究開発制度, 代表, CA搭載細胞の高速・高精度分取技術の開発.
2022年度~2025年度, ムーンショット型研究開発制度, 代表, 細胞内CAの遠隔制御性評価のための3次元評価プラットフォームの開発.
2022年度~2025年度, 創発的研究支援事業, 代表, 高速マイクロ流体制御が拓く超高分解能時空間バイオプシーの学理.
2015年度~2019年度, 革新的研究開発プラグラム(ImPACT),原田プラグラム, 分担, バイオニックヒューマノイドモデリングのための解剖構造モデリングと物性計測技術の開発
(代表者:名大・森健策).
学内資金・基金等への採択状況
2021年度~2021年度, 第Ⅴ期九大ギャップファンド, 代表, バイオメンブレンの引張特性計測プラットフォームの創生.
2020年度~2021年度, 工学研究新分野開拓助成, 代表, マイクロ渦の時空間生成を基盤とした超高速オンチップ細胞操作技術の創生.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。