細胞や生体分子を使ったバイオロボティクスの理論構築

細胞や分子を人工的に再構成することで生体現象を再現するバイオロボットや組織工学，人工細胞の研究が近年飛躍的に発展しています．

 

しかし，このような生体システムは非常に複雑であるため，人工的な生体組織の構造設計は実験者の経験則や試行錯誤に基づいているのが現状です．そのため，実験にかかる時間やコストが非常に高くなってしまう工学的な課題があります．

 

私の研究は，数理科学とマイクロ・ナノロボティクスのアプローチを融合することで，システマティックに生体組織や人工細胞の構造を予測設計・制御する新たなバイオロボティクスの方法論を構築することを目標としています．

2026/5/18

金沢大学ナノ生命科学研究所 第132回NanoLSI公開セミナーにて"Topological control and prediction of nematic order in confined cell populations"と題して講演しました．

2026/5/14-15

化学とマイクロ・ナノシステム学会 第53回研究会において「上皮組織のp-atic液晶秩序性に基づく細胞骨格阻害剤・安定化剤の影響評価」と題して発表しました．岡山大学 千住洋介先生との共同研究の成果です．本発表により，優秀研究賞を受賞しました！ 

2026/3/19

APS Global Physics Summit 2026にて "Stochastic modeling of topological defects in arbitrary confined geometries for quantifying nematic order of cell populations " と題して口頭発表しました．

2026/3/12-13

第9回分子ロボティクス年次大会にて，M1の高木さんが「分子ロボットの変形予測に向けた微小空間中のネマチック液晶のパラメータ推定法 」と題してポスター発表しました

2026/2/10

計測自動制御学会の学会誌「計測と制御」2月号にて，宮廻が企画・担当した特集「先端計測と数理・データ科学が協働するバイオエンジニアリング技術」が出版されました．

2026/1/30

書籍「Molecular Robotics II: Toward Chemical AI」がSpringerより出版されました．

宮廻がChapter 20「Control of Topological Defect Generation for Deformation of Molecular Robots」を執筆しました．

2026/1/19

第１０回理論免疫学ワークショップにて「細胞配向のトポロジーを予測する数理基盤と細胞発生力の定量化への応用」と題して講演しました．

2026/1/15

ハイドロゲルの膨潤を利用した座屈構造生成を予測シミュレーションする有限要素法モデルについての論文がMaterials Research Expressにアクセプトされました．NTT物性科学基礎研究所 高橋陸 氏らとの共同研究の成果です．

2025/12/2

多重連結領域上のネマチック液晶の配向の陽公式についての論文がSIAM Journal on Applied Mathematicsより出版されました．

東京大学 三好裕之 先生，奈良高明 先生 との共著論文です．

2025/11/22-23

定量生物学の会　福井キャラバン2025にて，M1髙木さんと宮廻がポスター発表しました．

• 髙木 友陽, 奈良 高明, 宮廻 裕樹, 「微細構造における細胞集団のフランク弾性定数の定量化法」
• 宮廻 裕樹, 三好 裕之, 奈良 高明, 「ネマチック液晶モデルの数理と細胞配向秩序性の定量化への応用」

2025/11/10-12

化学とマイクロ・ナノシステム学会第52回研究会にて，M1鎌尾さんが「培養領域の多重連結性に基づく細胞集団のネマチック秩序構造の制御」と題してポスター発表しました．

2025/11/1

化学とマイクロ・ナノシステム学会誌にて，CHEMINAS51での研究発表の紹介記事が掲載されました．

2025/10/31

金沢解析セミナーにて，「正則関数論に基づく細胞配向場の陽公式理論と応用」と題して講演しました．

2025/10/6

日本機械学会マイクロナノ工学部門 講習会「COMSOLによるマルチフィジックス解析- 基礎からの実習と最新の活用事例紹介 -」にて，「COMSOLを用いたソフトマテリアルデバイスの非線形構造解析 」と題して講演を行いました．

2025/9/26

計測自動制御学会 第42回センシングフォーラム 計測部門大会 にて，下記発表を行いました

• 杉本拓海, 宮廻裕樹, 奈良高明，「レーザー誘起グラフェンの光熱変換を利用したハイドロゲルセンサの基礎検討 」
• 大久保拓哉, 宮廻裕樹, 奈良高明，「MRIを用いた電気特性再構成：負回転磁場計測に基づく再構成精度の改善 」
• 宮廻裕樹, 宇留治和帆, 奈良高明，「トポロジカル欠陥の最適輸送マッチングに基づく細胞配向秩序性の定量化 」

2025/6/26

アクティブネマティクスにおけるトポロジカル欠陥のダイナミクスを留数定理により解析する理論についての論文がSoft Matterにアクセプトされました．

2025/6/11

International Symposium on Molecular Cyberneticsにて "A control strategy for shape morphing molecular robots based on active nematics " と題してCutting-Edge Talksとして招待講演しました．

2025/5/16-17

化学とマイクロ・ナノシステム学会 第51回研究会において「微細構造上の細胞集団のネマチック秩序性に基づく物理的バイオマーカーの開発」と題して発表しました．本発表により，新興精機賞を受賞しました！ 

2025/3/19

APS Global Physics Summit 2025にて "Estimation of stable defect configurations and active stress in confined active nematics by calculus of residues for director field" と題して発表しました．

2025/3/15

第72回応用物理学会春季学術講演会にて「閉領域上のアクティブ・ネマティクスに基づく細胞集団におけるアクティブ応力の定量化法」と題して発表しました．

2025/3/12-13 

第8回分子ロボティクス年次大会にて，卒論生の高橋昂佑さんが「アクティブ応力を考慮したトポロジカル欠陥の空間分布推定 」と題して発表しました．

本発表により，高橋昂佑さんが第8回分子ロボティクス年次大会　若手研究奨励賞を受賞しました！

2025/2/19

ネマチック液晶のトポロジカル欠陥が受ける力を陽に記述する理論についての三好さんとの共著論文がProceedings of the Royal Society Aより出版されました．

2024/12/5

2024 MRS Fall Meeting & Exhibitにて，「Mathematical Modeling and Design for Alignment of Active Nematic Liquid Crystals and Its Application to Alignment Control of Cellular Sheets on a Large Scale」と題して発表しました．

2024/11/14

37th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2024)にて「Programmable Large Buckling of Elastomer-Hydrogel Bilayers Based on Spatial Patterning of Laser-Induced Graphene」と題して発表しました．

2024/11/12

大阪大学大学院基礎工学研究科 機能創成専攻 機能創成セミナーにて「細胞配向のトポロジーを予測・制御するための数理基盤」と題して講演を行いました．

2024/11/6

実験系で見られる細胞集団内のトポロジカル欠陥の確率ゆらぎを定量化する確率モデルについての論文がnpj Biological Physics and Mechanicsの創刊号に掲載されました．

2024/11/6

名古屋大学大学院工学研究科 マイクロ・ナノ機械理⼯学特別講義にて「アクティブ・ネマティクスの原理から探求する生体組織制御」と題して講義を行いました．

2024/10/16

単連結領域上のネマチック液晶の弾性エネルギーの陽公式についての論文がProceedings of the Royal Society Aより出版されました．

東京大学 三好裕之 特任研究員，奈良高明 教授 との共著論文です．

2024/9

2024年度戦略的創造研究推進事業（さきがけ）の研究領域「未来を予測し制御するための数理を活用した新しい科学の探求」において，新規研究課題「細胞配向のトポロジーが創発する人工筋組織の機能制御」が採択されました．

2024/9/21

1st Digital Brain Workshopにて"Topological control of nematic cell alignment based on complex analysis"と題して講演しました．

2024/9/13

第41回センシングフォーラム 計測部門大会にて"フランク弾性エネルギーの陽公式に基づく細胞配向ゆらぎの定量計測"と題して発表しました．

2024/6/13

2重連結領域上のネマチック液晶の配向の陽公式についての論文がProceedings of the Royal Society Aより出版されました．

京都大学 坂上貴之 教授との共同研究の成果です．

2024/4/1

東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻の講師に昇任しました．