(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177279
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】解析方法及び解析支援装置
(51)【国際特許分類】
G01N 11/10 20060101AFI20231206BHJP
G01N 11/00 20060101ALI20231206BHJP
G01N 3/00 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
G01N11/10
G01N11/00 C
G01N3/00 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084134
(22)【出願日】2023-05-22
(31)【優先権主張番号】P 2022088760
(32)【優先日】2022-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り １．２０２２年１１月１６日付で、中島 響，小池 優巴，横山 義之，萩原 将也，早川 健が、化学とマイクロ・ナノシステム学会第４６回研究会にて公開。 ２．２０２２年１１月７日付発行の化学とマイクロ・ナノシステム学会第４６回研究会 発表要旨において、中島 響，小池 優巴，横山 義之，萩原 将也，早川 健が公開。 ３．２０２３年１月１６日付で、中島 響，小池 優巴，横山 義之，萩原 将也，早川 健が、Ｔｈｅ ３６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ ２０２３）にて公開。 ４．２０２３年１月２日付で発行されたＴｈｅ ３６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ ２０２３）に係る論文集において、中島 響，小池 優巴，横山 義之，萩原 将也，早川 健が公開。
(71)【出願人】
【識別番号】599011687
【氏名又は名称】学校法人 中央大学
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100097238
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 治
(74)【代理人】
【識別番号】100174023
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 怜愛
(72)【発明者】
【氏名】早川 健
(72)【発明者】
【氏名】中島 響
(72)【発明者】
【氏名】小池 優巴
【テーマコード（参考）】
2G061
【Ｆターム（参考）】
2G061AA02
2G061AB04
2G061BA19
2G061CA09
2G061DA01
2G061EA02
2G061EB07
(57)【要約】
【課題】柔軟性を有する材料の内部の局所的な力学特性を解析できる、解析方法及び解析支援装置を提供する。
【解決手段】解析支援装置１を用いて、柔軟性を有する解析対象材料Ｓの内部の局所的な力学特性を解析するための、解析方法であって、解析支援装置は、板部材２と、アクチュエーター３と、アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部４と、マーカー部材５ と、を備え、アクチュエーターは、板部材の上に載置されているとともに、解析対象材料によって覆われており、マーカー部材は、解析対象材料の内部に包含されており、解析方法は、駆動部によってアクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター及びマーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料のうちマーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】解析支援装置１を用いて、柔軟性を有する解析対象材料Ｓの内部の局所的な力学特性を解析するための、解析方法であって、解析支援装置は、板部材２と、アクチュエーター３と、アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部４と、マーカー部材５ と、を備え、アクチュエーターは、板部材の上に載置されているとともに、解析対象材料によって覆われており、マーカー部材は、解析対象材料の内部に包含されており、解析方法は、駆動部によってアクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター及びマーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料のうちマーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、を含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
解析支援装置を用いて、柔軟性を有する解析対象材料の内部の局所的な力学特性を解析するための、解析方法であって、
前記解析支援装置は、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されており、
前記解析方法は、
前記駆動部によって前記アクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、
前記駆動ステップ中における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、
前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、
を含む、解析方法。
前記解析支援装置は、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されており、
前記解析方法は、
前記駆動部によって前記アクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、
前記駆動ステップ中における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、
前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、
を含む、解析方法。
【請求項2】
前記アクチュエーターは、収縮・膨張が可能に構成された、ゲルアクチュエーターである、請求項１に記載の解析方法。
【請求項3】
前記アクチュエーターは、
加熱されることによって収縮する、温度応答性ゲルと、
前記駆動部からの入力に応じて前記温度応答性ゲルを加熱する、１つ又は複数の加熱部材と、
を有する、ゲルアクチュエーターである、請求項１に記載の解析方法。
加熱されることによって収縮する、温度応答性ゲルと、
前記駆動部からの入力に応じて前記温度応答性ゲルを加熱する、１つ又は複数の加熱部材と、
を有する、ゲルアクチュエーターである、請求項１に記載の解析方法。
【請求項4】
前記アクチュエーターは、光が照射されることによって収縮するように構成された、光駆動ゲルアクチュエーターであり、
前記駆動部は、前記アクチュエーターに光を照射するように構成されている、請求項１に記載の解析方法。
前記駆動部は、前記アクチュエーターに光を照射するように構成されている、請求項１に記載の解析方法。
【請求項5】
前記マーカー部材は、マイクロビーズである、請求項１に記載の解析方法。
【請求項6】
前記測定ステップでは、前記駆動ステップ中における、前記所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材のそれぞれの変位を測定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の解析方法。
【請求項7】
前記力学特性解析ステップでは、前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記駆動ステップ中での、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における粘弾性の経時変化を解析する、請求項６に記載の解析方法。
【請求項8】
前記力学特性解析ステップでは、前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における粘弾性を解析する、請求項６に記載の解析方法。
【請求項9】
前記測定ステップでは、前記駆動ステップ中における、前記所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材どうしの間の距離の変化を測定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の解析方法。
【請求項10】
前記力学特性解析ステップでは、前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分におけるひずみを解析する、請求項９に記載の解析方法。
【請求項11】
前記解析支援装置は、前記解析対象材料の内部に包含された前記マーカー部材を複数備えており、
前記解析方法は、前記マーカー部材毎に、前記測定ステップ及び前記力学特性解析ステップを行う、請求項１に記載の解析方法。
前記解析方法は、前記マーカー部材毎に、前記測定ステップ及び前記力学特性解析ステップを行う、請求項１に記載の解析方法。
【請求項12】
柔軟性を有する解析対象材料の内部の局所的な力学特性を解析するために使用される、解析支援装置であって、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されている、解析支援装置。
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されている、解析支援装置。
【請求項13】
前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間、前記アクチュエーター及び前記マーカー部材を観察するように構成された、観察部と、
解析部と、
をさらに備え、
前記解析部は、
前記観察部による観察結果に基づいて、前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定処理と、
前記測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理と、
を行うように構成されている、請求項１２に記載の解析支援装置。
解析部と、
をさらに備え、
前記解析部は、
前記観察部による観察結果に基づいて、前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定処理と、
前記測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理と、
を行うように構成されている、請求項１２に記載の解析支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、解析方法及び解析支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、柔軟性を有する材料の力学特性（例えば、粘弾性等）を解析する手法として、プローブによって材料の表面を走査し、それにより得られる応答に基づいて、当該力学特性を解析するというものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－５３１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述のような従来の手法では、材料の表面の力学特性しか解析することができず、材料の内部の局所的な力学特性を解析することができなかった。
【0005】
本発明は、柔軟性を有する材料の内部の局所的な力学特性を解析できる、解析方法及び解析支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的は、以下の手段により解決される。
【0007】
〔１〕解析支援装置を用いて、柔軟性を有する解析対象材料の内部の局所的な力学特性を解析するための、解析方法であって、
前記解析支援装置は、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されており、
前記解析方法は、
前記駆動部によって前記アクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、
前記駆動ステップ中における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、
前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、
を含む、解析方法。
前記解析支援装置は、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されており、
前記解析方法は、
前記駆動部によって前記アクチュエーターを駆動させる、駆動ステップと、
前記駆動ステップ中における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定ステップと、
前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析ステップと、
を含む、解析方法。
【0008】
〔２〕前記アクチュエーターは、収縮・膨張が可能に構成された、ゲルアクチュエーターである、〔１〕に記載の解析方法。
【0009】
〔３〕前記アクチュエーターは、
加熱されることによって収縮する、温度応答性ゲルと、
前記駆動部からの入力に応じて前記温度応答性ゲルを加熱する、１つ又は複数の加熱部材と、
を有する、ゲルアクチュエーターである、〔１〕又は〔２〕に記載の解析方法。
加熱されることによって収縮する、温度応答性ゲルと、
前記駆動部からの入力に応じて前記温度応答性ゲルを加熱する、１つ又は複数の加熱部材と、
を有する、ゲルアクチュエーターである、〔１〕又は〔２〕に記載の解析方法。
【0010】
〔４〕前記アクチュエーターは、光が照射されることによって収縮するように構成された、光駆動ゲルアクチュエーターであり、
前記駆動部は、前記アクチュエーターに光を照射するように構成されている、〔１〕～〔３〕のいずれか一つに記載の解析方法。
前記駆動部は、前記アクチュエーターに光を照射するように構成されている、〔１〕～〔３〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0011】
〔５〕前記マーカー部材は、マイクロビーズである、〔１〕～〔４〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0012】
〔６〕前記測定ステップでは、前記駆動ステップ中における、前記所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材のそれぞれの変位を測定する、〔１〕～〔５〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0013】
〔７〕前記力学特性解析ステップでは、前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記駆動ステップ中での、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における粘弾性の経時変化を解析する、〔１〕～〔６〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0014】
〔８〕前記力学特性解析ステップでは、前記変位解析ステップで得られた解析結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における粘弾性を解析する、〔１〕～〔７〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0015】
〔９〕前記測定ステップでは、前記駆動ステップ中における、前記所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材どうしの間の距離の変化を測定する、〔１〕～〔８〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0016】
〔１０〕前記力学特性解析ステップでは、前記測定ステップで得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分におけるひずみを解析する、〔１〕～〔９〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0017】
〔１１〕前記解析支援装置は、前記解析対象材料の内部に包含された前記マーカー部材を複数備えており、
前記解析方法は、前記マーカー部材毎に、前記測定ステップ及び前記力学特性解析ステップを行う、〔１〕～〔１０〕のいずれか一つに記載の解析方法。
前記解析方法は、前記マーカー部材毎に、前記測定ステップ及び前記力学特性解析ステップを行う、〔１〕～〔１０〕のいずれか一つに記載の解析方法。
【0018】
〔１２〕柔軟性を有する解析対象材料の内部の局所的な力学特性を解析するために使用される、解析支援装置であって、
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されている、解析支援装置。
板部材と、
アクチュエーターと、
前記アクチュエーターを駆動させるように構成された、駆動部と、
マーカー部材と、
を備え、
前記アクチュエーターは、前記板部材の上に載置されているとともに、前記解析対象材料によって覆われており、
前記マーカー部材は、前記解析対象材料の内部に包含されている、解析支援装置。
【0019】
〔１３〕前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間、前記アクチュエーター及び前記マーカー部材を観察するように構成された、観察部と、
解析部と、
をさらに備え、
前記解析部は、
前記観察部による観察結果に基づいて、前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定処理と、
前記測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理と、
を行うように構成されている、〔１２〕に記載の解析支援装置。
解析部と、
をさらに備え、
前記解析部は、
前記観察部による観察結果に基づいて、前記駆動部によって前記アクチュエーターが駆動される間における、所定方向での前記アクチュエーター及び前記マーカー部材の動きを測定する、測定処理と、
前記測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記解析対象材料のうち前記マーカー部材の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理と、
を行うように構成されている、〔１２〕に記載の解析支援装置。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、柔軟性を有する材料の内部の局所的な力学特性を解析できる、解析方法及び解析支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の任意の実施形態に係る解析方法において使用され得る、本発明の一実施形態に係る解析支援装置を概略的に示す、斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る解析方法における駆動ステップを説明するための、説明図であり、また、本発明の一実施形態に係る解析方法における測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター及びマーカー部材のそれぞれの変位を測定する場合について説明するための、説明図でもある。
【図7】本発明の一実施形態に係る解析方法における測定ステップで得られる測定結果を説明するための、説明図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る解析方法における測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター及びマーカー部材どうしの間の距離の変化を測定する場合について説明するための、説明図である。
【図9】解析対象材料Ａ、Ｂについて行った実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の解析方法及び解析支援装置は、柔軟性を有する任意の解析対象材料（例えば、培養基質、ゴム、ゲル、ゼリー、クリーム等）の内部の局所的な（すなわち、解析対象材料の内部の一部分の）力学特性（例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等）を解析するために好適に利用できるものである。
以下に、図面を参照しつつ、本発明に係る解析方法及び解析支援装置の実施形態を例示説明する。
以下に、図面を参照しつつ、本発明に係る解析方法及び解析支援装置の実施形態を例示説明する。
【0023】
図１～図２は、本発明の一実施形態に係る解析支援装置１を概略的に示している。解析支援装置１は、本発明の任意の実施形態に係る解析方法において使用されることができる。
なお、本発明の任意の実施形態に係る解析支援装置１、および、本発明の任意の実施形態に係る解析方法は、柔軟性を有する任意の解析対象材料Ｓ（例えば、培養基質、ゴム、ゲル、ゼリー、クリーム等）の内部の局所的な（すなわち、解析対象材料Ｓの内部の一部分の）力学特性（例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等）を解析するために好適に利用できるものである。本発明の任意の実施形態に係る解析支援装置１、および、本発明の任意の実施形態に係る解析方法は、解析対象材料Ｓの内部の力学特性が不均一であり得る場合において、解析対象材料Ｓの内部のうち特定部分の力学特性を把握したい場合に利用されると、特に好適なものである。
本明細書において、解析対象材料Ｓに関し、「柔軟性を有する」とは、外力が加わったときに変形可能であること（非剛体であること）を意味する。解析対象材料Ｓは、粘弾性体であると、好適である。また、解析対象材料Ｓは、流動性を有していると、好適である。
なお、本発明の任意の実施形態に係る解析支援装置１、および、本発明の任意の実施形態に係る解析方法は、柔軟性を有する任意の解析対象材料Ｓ（例えば、培養基質、ゴム、ゲル、ゼリー、クリーム等）の内部の局所的な（すなわち、解析対象材料Ｓの内部の一部分の）力学特性（例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等）を解析するために好適に利用できるものである。本発明の任意の実施形態に係る解析支援装置１、および、本発明の任意の実施形態に係る解析方法は、解析対象材料Ｓの内部の力学特性が不均一であり得る場合において、解析対象材料Ｓの内部のうち特定部分の力学特性を把握したい場合に利用されると、特に好適なものである。
本明細書において、解析対象材料Ｓに関し、「柔軟性を有する」とは、外力が加わったときに変形可能であること（非剛体であること）を意味する。解析対象材料Ｓは、粘弾性体であると、好適である。また、解析対象材料Ｓは、流動性を有していると、好適である。
【0024】
図１～図２に示すように、本実施形態の解析支援装置１は、板部材２と、アクチュエーター３と、駆動部４と、１つ又は複数（図１～図２の例では、１つ）のマーカー部材５と、観察部６と、解析部７と、を備えている。
なお、解析支援装置１は、観察部６及び／又は解析部７を備えていなくてもよい。
なお、解析支援装置１は、観察部６及び／又は解析部７を備えていなくてもよい。
【0025】
板部材２は、その上に載置されるアクチュエーター３、解析対象材料Ｓ、及びマーカー部材５を支持するように構成されている。板部材２は、平坦な上面を有していると好適である。板部材２は、例えばガラスから構成される。板部材２は、透明（特に、無色透明）であると好適であるが、半透明又は不透明でもよい。
【0026】
アクチュエーター３は、板部材２の上に載置されているとともに、解析対象材料Ｓによって覆われている。図１～図２に示すように、アクチュエーター３は、その底面を除く外表面の全部が、解析対象材料Ｓによって覆われている（ひいては、解析対象材料Ｓと接触している）と、好適である。
アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅ（図４）に応じて、動くように構成されている。
アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて動くことにより、その周囲の解析対象材料Ｓを動かし、それにより、後述の力学特性の解析を可能にする。
アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅ（図４）に応じて、動くように構成されている。
アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて動くことにより、その周囲の解析対象材料Ｓを動かし、それにより、後述の力学特性の解析を可能にする。
【0027】
図４に示すように、本実施形態において、アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて、収縮・膨張するように構成されている。
本実施形態において、アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて収縮・膨張が可能に構成された、ゲルアクチュエーターである。より具体的に、図３に示すように、アクチュエーター３は、本実施形態において、温度応答性ゲル３１を有している。温度応答性ゲル３１は、加熱されることによって収縮する性質を有しており、より具体的には、所定温度（例えば、３２℃）以上の温度になると、水を放出する等して、収縮し、当該所定温度未満の温度になると膨張する性質を有する。温度応答性ゲル３１としては、例えば、Ｐｏｌｙ Ｎ－ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＰＮＩＰＡＡｍ）が挙げられる。
本実施形態において、アクチュエーター３は、１つ又は複数（図３の例では、複数）の加熱部材３２を、さらに有している。当該１つ又は複数の加熱部材３２は、温度応答性ゲル３１の内部に包含されている。当該１つ又は複数の加熱部材３２は、駆動部４からの入力Ｅに応じて、自身の温度が上昇し、それにより、温度応答性ゲル３１を加熱するように構成されている。より具体的に、本実施形態において、加熱部材３２は、光吸収部材３２である。これにより、アクチュエーター３は、本実施形態において、光が照射されることによって収縮するように構成された、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されている。駆動部４は、本実施形態において、アクチュエーター３に、入力Ｅとしての光Ｅ（例えば、レーザー光）を照射するように構成されている（図４）。光吸収部材３２は、駆動部４から照射された光Ｅを吸収すると、自身の温度が上昇し、それにより、温度応答性ゲル３１を加熱するように構成されている。このように構成されているので、本実施形態のアクチュエーター３は、駆動部４から光Ｅが照射されると、光吸収部材３２の温度が上昇し、それにより温度応答性ゲル３１の温度が上昇して、アクチュエーター３が収縮する（図４）一方、駆動部４からの光Ｅの照射が停止されると、光吸収部材３２ひいては温度応答性ゲル３１の温度が降下して、アクチュエーター３が膨張するように、構成されている。なお、１つ又は複数の加熱部材３２は、温度応答性ゲル３１の内部に包含されていなくてもよく、少なくとも、温度応答性ゲル３１に接触していればよい。
光吸収部材３２は、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック、又は、金属ナノ材料等から構成されることができる。
本実施形態において、アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて収縮・膨張が可能に構成された、ゲルアクチュエーターである。より具体的に、図３に示すように、アクチュエーター３は、本実施形態において、温度応答性ゲル３１を有している。温度応答性ゲル３１は、加熱されることによって収縮する性質を有しており、より具体的には、所定温度（例えば、３２℃）以上の温度になると、水を放出する等して、収縮し、当該所定温度未満の温度になると膨張する性質を有する。温度応答性ゲル３１としては、例えば、Ｐｏｌｙ Ｎ－ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＰＮＩＰＡＡｍ）が挙げられる。
本実施形態において、アクチュエーター３は、１つ又は複数（図３の例では、複数）の加熱部材３２を、さらに有している。当該１つ又は複数の加熱部材３２は、温度応答性ゲル３１の内部に包含されている。当該１つ又は複数の加熱部材３２は、駆動部４からの入力Ｅに応じて、自身の温度が上昇し、それにより、温度応答性ゲル３１を加熱するように構成されている。より具体的に、本実施形態において、加熱部材３２は、光吸収部材３２である。これにより、アクチュエーター３は、本実施形態において、光が照射されることによって収縮するように構成された、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されている。駆動部４は、本実施形態において、アクチュエーター３に、入力Ｅとしての光Ｅ（例えば、レーザー光）を照射するように構成されている（図４）。光吸収部材３２は、駆動部４から照射された光Ｅを吸収すると、自身の温度が上昇し、それにより、温度応答性ゲル３１を加熱するように構成されている。このように構成されているので、本実施形態のアクチュエーター３は、駆動部４から光Ｅが照射されると、光吸収部材３２の温度が上昇し、それにより温度応答性ゲル３１の温度が上昇して、アクチュエーター３が収縮する（図４）一方、駆動部４からの光Ｅの照射が停止されると、光吸収部材３２ひいては温度応答性ゲル３１の温度が降下して、アクチュエーター３が膨張するように、構成されている。なお、１つ又は複数の加熱部材３２は、温度応答性ゲル３１の内部に包含されていなくてもよく、少なくとも、温度応答性ゲル３１に接触していればよい。
光吸収部材３２は、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック、又は、金属ナノ材料等から構成されることができる。
【0028】
なお、本実施形態の構成に限らず、加熱部材３２は、光吸収部材に代えて、金属部材であってもよく、その場合、駆動部４は、アクチュエーター３に対して入力Ｅとしての光Ｅを照射する代わりに、アクチュエーター３に対して入力Ｅとしての交流磁場を印加するように構成されていてもよい。この場合、アクチュエーター３は、駆動部４から交流磁場が印加されると、金属部材からなる加熱部材３２ひいては温度応答性ゲル３１の温度が上昇して、アクチュエーター３が収縮する一方、駆動部４からの交流磁場の印加が停止されると、金属部材からなる加熱部材３２ひいては温度応答性ゲル３１の温度が降下して、アクチュエーター３が膨張するように、構成される。
【0029】
ただし、アクチュエーター３は、ゲルアクチュエーター以外の種類のアクチュエーターとして構成されていてもよい。また、アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅに応じて、収縮・膨張とは異なる任意の動きをするように構成されてもよく、例えば、駆動部４からの入力Ｅに応じて、収縮・膨張以外の変形、振動、又は、移動等するように構成されてもよい。
【0030】
解析精度を向上させる観点から、アクチュエーター３は、駆動部４からの入力Ｅが加わっていない状態（本実施形態では、最も膨張した状態）において、上から平面視したときの直径が、５００μｍ以下であると好適であり、２００μｍ以下であるとより好適である。アクチュエーター３は、図１の実施形態において、上から平面視したときに、略円形をなしているが、上から平面視したときに、略円形以外の形状をなしていてもよい。なお、上から平面視したときにおいて、アクチュエーター３の直径は、アクチュエーター３が略円形以外の形状をなす場合、アクチュエーター３の外接円の直径を指すものとする。
【0031】
駆動部４は、アクチュエーター３に入力Ｅを印加することにより、アクチュエーター３を駆動するように構成されている。本実施形態において、駆動部４は、上述のように、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３に対して、入力Ｅとしての光Ｅを照射するように構成されている。
ただし、駆動部４は、アクチュエーター３を駆動させることができる限り、任意の入力Ｅをアクチュエーター３に印加するように構成されてよい。
駆動部４は、アクチュエーター３への入力Ｅをパルス状に印加する（すなわち、入力Ｅの印加及び停止を繰り返す）ように構成されてもよい。
ただし、駆動部４は、アクチュエーター３を駆動させることができる限り、任意の入力Ｅをアクチュエーター３に印加するように構成されてよい。
駆動部４は、アクチュエーター３への入力Ｅをパルス状に印加する（すなわち、入力Ｅの印加及び停止を繰り返す）ように構成されてもよい。
【0032】
図１～図２の例では、駆動部４は、上側からアクチュエーター３へ入力Ｅを印加するように配置されているが、駆動部４は、任意の方向から（例えば下側から）アクチュエーター３へ入力Ｅを印加するように配置されてよい。
【0033】
解析精度を向上させる観点から、駆動部４は、本実施形態のように、駆動部４とアクチュエーター３との間を物理的に配線等で繋ぐことなく、アクチュエーター３に入力Ｅを印加できるように構成されていると、好適である。
【0034】
駆動部４は、自身が有する回路又は処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）による制御に従って入力Ｅを印加するように構成されてもよいし、あるいは、人の操作に応じて入力Ｅを印加するように構成されてもよいし、あるいは、解析部７による制御に従って入力Ｅを印加するように構成されてもよい。
【0035】
マーカー部材５は、解析対象材料Ｓの解析に先立って、解析対象材料Ｓの内部に包含される（言い換えれば、マーカー部材５は、解析対象材料Ｓに混合される）。マーカー部材５は、解析対象材料Ｓの内部に包含された状態で、観察部６による観察によって、又は、人の目による視認によって、マーカー部材５の位置を把握できるように構成されている。これにより、アクチュエーター３が駆動される間、観察部６による観察によって、又は、人の目による視認によって、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分の動きを把握できるようにされている。このような観点から、解析対象材料Ｓは、透明又は半透明であると、好適である。また、マーカー部材５は、不透明又は半透明であると、好適である。
【0036】
解析精度を向上させる観点から、マーカー部材５は、直径が、１００μｍ以下であると好適であり、１０μｍ以下であるとより好適である。マーカー部材５は、球状であると好適であるが、球状以外の形状をなしていてもよい。なお、マーカー部材５の直径は、マーカー部材５が球状以外の形状である場合、マーカー部材５の外接球の直径を指すものとする。
マーカー部材５は、例えば、マイクロビーズであると好適である。
マーカー部材５は、例えば、マイクロビーズであると好適である。
【0037】
観察部６は、駆動部４によってアクチュエーター３が駆動される間、アクチュエーター３及びマーカー部材５を観察するように構成されている。観察部６は、観察した様子の画像及び／又は動画を撮影できるように構成されていてもよい。観察部６は、例えば、顕微鏡、カメラ、ビデオカメラ等を含んで構成されてもよい。
【0038】
図１～図２の例では、観察部６は、下側から板部材２を介してアクチュエーター３及びマーカー部材５を観察するように配置されているが、観察部６は、任意の方向から（例えば上側から）アクチュエーター３及びマーカー部材５を観察するように配置されてよい。
また、観察部６は設けられなくてもよく、その場合、人による視認によってアクチュエーター３及びマーカー部材５が観察されてもよい。
また、観察部６は設けられなくてもよく、その場合、人による視認によってアクチュエーター３及びマーカー部材５が観察されてもよい。
【0039】
解析部７は、後述の測定処理や力学特性解析処理等の処理を行うように構成されている。解析部７は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の処理装置を含んで構成されており、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、上記処理を行うように構成されている。記憶装置は、処理装置の外部にあってもよいし処理装置の内部にあってもよい。
ただし、解析部７は設けられなくてもよく、その場合、人が測定処理や力学特性解析処理等の処理を行ってもよい。
解析部７は、駆動部４を制御するように構成されていてもよい。
ただし、解析部７は設けられなくてもよく、その場合、人が測定処理や力学特性解析処理等の処理を行ってもよい。
解析部７は、駆動部４を制御するように構成されていてもよい。
【0040】
本明細書では、説明の便宜のため、板部材２、並びに、板部材２の上に設けられた、アクチュエーター３、解析対象材料Ｓ、及びマーカー部材５からなるユニットを、解析対象本体部１０と称するものとする。
【0041】
ここで、図５を参照しつつ、解析対象本体部１０の準備方法の一例を説明する。
まず、板部材２の上に、アクチュエーター３を構成する材料３’（図３のアクチュエーター３の例では、温度応答性ゲル３１及び光吸収部材３２）を載置する（図５（ａ））。
その後、当該材料３’にパターニング加工（フォトリソグラフィ）を施すことによって、アクチュエーター３を形成する（図５（ｂ））。これにより、アクチュエーター３が板部材２の上に載置された状態となる。
その後、マーカー部材５を包含（混合）した解析対象材料Ｓによって、アクチュエーター３を上から覆う。
以上により、解析対象本体部１０の準備が完了する。
なお、この準備方法は、解析対象材料Ｓが、培養基質やゲル等、流動性を有する場合に、特に好適である。
ただし、解析対象本体部１０は、図５に示す方法とは異なる方法によって準備されてもよい。
まず、板部材２の上に、アクチュエーター３を構成する材料３’（図３のアクチュエーター３の例では、温度応答性ゲル３１及び光吸収部材３２）を載置する（図５（ａ））。
その後、当該材料３’にパターニング加工（フォトリソグラフィ）を施すことによって、アクチュエーター３を形成する（図５（ｂ））。これにより、アクチュエーター３が板部材２の上に載置された状態となる。
その後、マーカー部材５を包含（混合）した解析対象材料Ｓによって、アクチュエーター３を上から覆う。
以上により、解析対象本体部１０の準備が完了する。
なお、この準備方法は、解析対象材料Ｓが、培養基質やゲル等、流動性を有する場合に、特に好適である。
ただし、解析対象本体部１０は、図５に示す方法とは異なる方法によって準備されてもよい。
【0042】
つぎに、本発明の一実施形態に係る解析方法について、図６～図７を参照しつつ、説明する。本実施形態に係る解析方法は、上述した解析支援装置１を用いて行われる。
本実施形態に係る解析方法は、駆動ステップと、測定ステップと、力学特性解析ステップと、を含む。
本実施形態に係る解析方法は、駆動ステップと、測定ステップと、力学特性解析ステップと、を含む。
【0043】
駆動ステップでは、駆動部４によってアクチュエーター３を駆動させる。
駆動ステップの間、アクチュエーター３が動くことによって、アクチュエーター３の周囲の解析対象材料Ｓ、ひいては、解析対象材料Ｓに包含されたマーカー部材５が、動かされる。
図６は、駆動ステップの一例を概略的に示している。図６（ａ）は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３が膨張したときの解析対象本体部１０の状態を示しており、図６（ｂ）は、当該アクチュエーター３が収縮したときの解析対象本体部１０の状態を示している。
駆動ステップにおいて、駆動部４は、アクチュエーター３への入力Ｅをパルス状に印加し（すなわち、入力Ｅの印加及び停止を繰り返し）、それにより、アクチュエーター３に繰り返し動作をさせてもよい。例えば、駆動ステップにおいて、駆動部４は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３に、入力Ｅとしての光Ｅをパルス状に印加し、それにより、アクチュエーター３を繰り返し収縮・膨張させてもよい。
駆動ステップの間、アクチュエーター３が動くことによって、アクチュエーター３の周囲の解析対象材料Ｓ、ひいては、解析対象材料Ｓに包含されたマーカー部材５が、動かされる。
図６は、駆動ステップの一例を概略的に示している。図６（ａ）は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３が膨張したときの解析対象本体部１０の状態を示しており、図６（ｂ）は、当該アクチュエーター３が収縮したときの解析対象本体部１０の状態を示している。
駆動ステップにおいて、駆動部４は、アクチュエーター３への入力Ｅをパルス状に印加し（すなわち、入力Ｅの印加及び停止を繰り返し）、それにより、アクチュエーター３に繰り返し動作をさせてもよい。例えば、駆動ステップにおいて、駆動部４は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３に、入力Ｅとしての光Ｅをパルス状に印加し、それにより、アクチュエーター３を繰り返し収縮・膨張させてもよい。
【0044】
駆動ステップにおいて、駆動部４は、自身が有する回路又は処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）による制御に従って入力Ｅを印加してもよいし、あるいは、人の操作に応じて入力Ｅを印加してもよいし、あるいは、解析部７による制御に従って入力Ｅを印加してもよい。
駆動ステップの間、観察部６又は人が、アクチュエーター３及びマーカー部材５を観察する。
駆動ステップの間、観察部６又は人が、アクチュエーター３及びマーカー部材５を観察する。
【0045】
測定ステップでは、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きを測定する。
測定ステップにおいて測定され得る、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きとは、例えば、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）（ｔは時間）が挙げられる。すなわち、測定ステップでは、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）（ｔは時間）を測定してもよい。ここで、「所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）」は、それぞれ、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれにおける所定の一点の変位を指すものとする。例えば、図６の例では、上記所定方向は、水平に平行な所定の一方向（図６における左右方向）であり、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）とは、具体的に、アクチュエーター３の右端上の一点の変位を指しており、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）とは、具体的に、マーカー部材５の中心点の変位を指している。なお、上記所定方向は、例えば、駆動ステップ中においてマーカー部材５が最も大きく変位する方向に設定されてもよい。また、上記所定方向は、水平に対して非平行な任意の方向（例えば鉛直方向）に設定されてもよい。
図７は、測定ステップで得られ得る、駆動ステップ中における所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）の測定結果の一例を、概略的に示している。図７に示すように、一般的に、特に解析対象材料Ｓが粘弾性体である場合、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）は、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）よりも位相が遅れる傾向がある。
なお、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）は、正負も考慮するものとする。
測定ステップにおいて測定され得る、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きとは、例えば、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）（ｔは時間）が挙げられる。すなわち、測定ステップでは、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）（ｔは時間）を測定してもよい。ここで、「所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）」は、それぞれ、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれにおける所定の一点の変位を指すものとする。例えば、図６の例では、上記所定方向は、水平に平行な所定の一方向（図６における左右方向）であり、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）とは、具体的に、アクチュエーター３の右端上の一点の変位を指しており、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）とは、具体的に、マーカー部材５の中心点の変位を指している。なお、上記所定方向は、例えば、駆動ステップ中においてマーカー部材５が最も大きく変位する方向に設定されてもよい。また、上記所定方向は、水平に対して非平行な任意の方向（例えば鉛直方向）に設定されてもよい。
図７は、測定ステップで得られ得る、駆動ステップ中における所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）の測定結果の一例を、概略的に示している。図７に示すように、一般的に、特に解析対象材料Ｓが粘弾性体である場合、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）は、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）よりも位相が遅れる傾向がある。
なお、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）は、正負も考慮するものとする。
【0046】
測定ステップでは、駆動ステップ中における観察部６による観察結果（例えば、観察した様子の画像及び／又は動画）に基づいて、解析部７が、画像処理等により、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きを測定する、測定処理を、行ってもよい。
あるいは、測定ステップでは、駆動ステップ中における観察部６による観察結果（例えば、観察した様子の画像及び／又は動画）に基づいて、あるいは、駆動ステップ中における人による観察結果に基づいて、人が、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きを測定する、測定処理を、行ってもよい。
測定ステップは、駆動ステップの後に行ってもよいし、あるいは、駆動ステップと並行して行ってもよい。
あるいは、測定ステップでは、駆動ステップ中における観察部６による観察結果（例えば、観察した様子の画像及び／又は動画）に基づいて、あるいは、駆動ステップ中における人による観察結果に基づいて、人が、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きを測定する、測定処理を、行ってもよい。
測定ステップは、駆動ステップの後に行ってもよいし、あるいは、駆動ステップと並行して行ってもよい。
【0047】
力学特性解析ステップでは、測定ステップで得られた測定結果（例えば、図７）に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における力学特性を解析する。
力学特性解析ステップでは、測定ステップ（測定処理）で得られた測定結果に基づいて、解析部７又は人が、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理を行う。
力学特性解析ステップ（力学特性解析処理）では、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）に対するマーカー部材５の変位ｘ（ｔ）の位相遅れ、及び／又は、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）のピーク値に対するマーカー部材５の変位ｘ（ｔ）のピーク値の比等に基づいて、当該力学特性を解析してもよい。
当該力学特性としては、例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等が挙げられる。
力学特性解析ステップでは、測定ステップ（測定処理）で得られた測定結果に基づいて、解析部７又は人が、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における力学特性を解析する、力学特性解析処理を行う。
力学特性解析ステップ（力学特性解析処理）では、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）に対するマーカー部材５の変位ｘ（ｔ）の位相遅れ、及び／又は、アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）のピーク値に対するマーカー部材５の変位ｘ（ｔ）のピーク値の比等に基づいて、当該力学特性を解析してもよい。
当該力学特性としては、例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等が挙げられる。
【0048】
力学特性解析ステップでは、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における粘弾性を解析してもよい。
例えば、一般的に、ゲル状の培養基質に細胞を包含させた状態で細胞を培養するにあたり、細胞が一回通った経路においては培養基質が柔らかくなり（ひいては、粘弾性が変化し）、それにより、細胞の育ち具合が変わるという傾向がある。したがって、ゲル状の培養基質からなる解析対象材料Ｓの内部の特定部分における粘弾性を解析することは、大いに意義がある。
ここで、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における粘弾性を解析する手法の一例を、説明する。以下に説明する例では、測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）を測定するものとする。
アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）、及びその相対変位をｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）－ｕ（ｔ）として、それぞれをラプラス変換したものをＵ（ｓ）、Ｙ（ｓ）とする。系がばね定数ｋのバネ、質量ｍ、粘性減衰係数ｃのばね・質量・ダンバー系からなる二次遅れ系であるとすると、その伝達関数は、
と表される。式（１）において、ζは系の減衰比を表し、ωｎは系の固有振動数を表す。
ここで、
である。
求めたい系の粘弾性は、このｃ（粘性）とｋ（弾性）により表される。
伝達関数Ｇ（ｓ）に、ｓ＝ｉωを代入することで、様々な入力振動の周波数ωにおける系の周波数応答が得られることは一般に知られているため、実験において様々な周波数ωにおいて得られたｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）－ｕ（ｔ）とｕ（ｔ）の比から周波数応答Ｇ（ｉω）を求め、パラメータ同定を行うことで、ζ及びωｎを決定することができる。また、マーカー部材５の質量ｍが既知であれば、粘性ｃと弾性ｋを求めることが可能となる。
ここで、
である。
以上により、上記粘弾性を求めることができる。
例えば、一般的に、ゲル状の培養基質に細胞を包含させた状態で細胞を培養するにあたり、細胞が一回通った経路においては培養基質が柔らかくなり（ひいては、粘弾性が変化し）、それにより、細胞の育ち具合が変わるという傾向がある。したがって、ゲル状の培養基質からなる解析対象材料Ｓの内部の特定部分における粘弾性を解析することは、大いに意義がある。
ここで、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における粘弾性を解析する手法の一例を、説明する。以下に説明する例では、測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれの変位ｕ（ｔ）、ｘ（ｔ）を測定するものとする。
アクチュエーター３の変位ｕ（ｔ）、マーカー部材５の変位ｘ（ｔ）、及びその相対変位をｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）－ｕ（ｔ）として、それぞれをラプラス変換したものをＵ（ｓ）、Ｙ（ｓ）とする。系がばね定数ｋのバネ、質量ｍ、粘性減衰係数ｃのばね・質量・ダンバー系からなる二次遅れ系であるとすると、その伝達関数は、
【数1】
ここで、
【数2】
【数3】
求めたい系の粘弾性は、このｃ（粘性）とｋ（弾性）により表される。
伝達関数Ｇ（ｓ）に、ｓ＝ｉωを代入することで、様々な入力振動の周波数ωにおける系の周波数応答が得られることは一般に知られているため、実験において様々な周波数ωにおいて得られたｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）－ｕ（ｔ）とｕ（ｔ）の比から周波数応答Ｇ（ｉω）を求め、パラメータ同定を行うことで、ζ及びωｎを決定することができる。また、マーカー部材５の質量ｍが既知であれば、粘性ｃと弾性ｋを求めることが可能となる。
ここで、
【数4】
【数5】
以上により、上記粘弾性を求めることができる。
【0049】
力学特性解析ステップでは、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、駆動ステップ中での、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分における粘弾性の経時変化を解析してもよい。
例えば、上述のように、一般的に、ゲル状の培養基質に細胞を包含させた状態で細胞を培養するにあたり、細胞が一回通った経路においては、培養基質が柔らかくなり（ひいては、粘弾性が変化し）、それにより細胞の育ち具合が変わるという傾向がある。したがって、ゲル状の培養基質からなる解析対象材料Ｓの内部の特定部分における粘弾性が、アクチュエーター３の駆動に応じてどのように経時変化していくかを解析することは、大いに意義がある。
具体的には、例えば、駆動ステップ中における複数（例えば２つ）の異なるタイミングでの上記粘弾性をそれぞれ求めて、それらを比較する、又は、それらの比を算出することで、当該粘弾性の経時変化を解析することが可能である。
例えば、上述のように、一般的に、ゲル状の培養基質に細胞を包含させた状態で細胞を培養するにあたり、細胞が一回通った経路においては、培養基質が柔らかくなり（ひいては、粘弾性が変化し）、それにより細胞の育ち具合が変わるという傾向がある。したがって、ゲル状の培養基質からなる解析対象材料Ｓの内部の特定部分における粘弾性が、アクチュエーター３の駆動に応じてどのように経時変化していくかを解析することは、大いに意義がある。
具体的には、例えば、駆動ステップ中における複数（例えば２つ）の異なるタイミングでの上記粘弾性をそれぞれ求めて、それらを比較する、又は、それらの比を算出することで、当該粘弾性の経時変化を解析することが可能である。
【0050】
測定ステップにおいて測定され得る、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５の動きとしては、別の例として、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離の変化が挙げられる。すなわち、測定ステップでは、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離の変化を測定してもよい。
このことについて、図８を参照しつつ、説明する。図８は、図６と同様に、駆動ステップの一例を概略的に示している。図８（ａ）は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３が膨張したときの解析対象本体部１０の状態を示しており、図８（ｂ）は、当該アクチュエーター３が収縮したときの解析対象本体部１０の状態を示している。
例えば、測定ステップでは、駆動ステップ中において、アクチュエーター３が膨張したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ（図８（ａ））と、アクチュエーター３が収縮したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ’（図８（ｂ））と、をそれぞれ測定してもよい。
ここで、「所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）」とは、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれにおける所定の一点どうしの間の距離を指すものとする。例えば、図８の例では、上記所定方向は、上から平面視したときのアクチュエーター３の中心点とマーカー部材５の中心点とを結んでなる水平方向の直線に平行な方向であり、上記所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）とは、アクチュエーター３の表面と上記直線との交点と、マーカー部材５の中心点との間の、上記所定方向での距離を指している。上記所定方向は、例えば、駆動ステップ中においてマーカー部材５が最も大きく変位する方向に設定されてもよい。また、上記所定方向は、水平に平行な方向に設定されてもよいし、あるいは、水平に対して非平行な任意の方向（例えば鉛直方向）に設定されてもよい。
このことについて、図８を参照しつつ、説明する。図８は、図６と同様に、駆動ステップの一例を概略的に示している。図８（ａ）は、光駆動ゲルアクチュエーターとして構成されたアクチュエーター３が膨張したときの解析対象本体部１０の状態を示しており、図８（ｂ）は、当該アクチュエーター３が収縮したときの解析対象本体部１０の状態を示している。
例えば、測定ステップでは、駆動ステップ中において、アクチュエーター３が膨張したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ（図８（ａ））と、アクチュエーター３が収縮したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ’（図８（ｂ））と、をそれぞれ測定してもよい。
ここで、「所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）」とは、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５のそれぞれにおける所定の一点どうしの間の距離を指すものとする。例えば、図８の例では、上記所定方向は、上から平面視したときのアクチュエーター３の中心点とマーカー部材５の中心点とを結んでなる水平方向の直線に平行な方向であり、上記所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）とは、アクチュエーター３の表面と上記直線との交点と、マーカー部材５の中心点との間の、上記所定方向での距離を指している。上記所定方向は、例えば、駆動ステップ中においてマーカー部材５が最も大きく変位する方向に設定されてもよい。また、上記所定方向は、水平に平行な方向に設定されてもよいし、あるいは、水平に対して非平行な任意の方向（例えば鉛直方向）に設定されてもよい。
【0051】
力学特性解析ステップ（力学特性解析処理）では、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεを解析してもよい。
ここで、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεを解析する手法の一例を、説明する。以下に説明する例では、測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離の変化（より具体的には、駆動ステップ中において、アクチュエーター３が膨張したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ（図８（ａ））と、アクチュエーター３が収縮したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ’（図８（ｂ））を測定するものとする。
解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεは、以下の式（６）により求められる。
解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεは、その値が高いほど、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分が、より変形しやすく、ひいては、より柔らかいことを、意味する。したがって、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεを求めることによって、当該部分の硬さ（弾性）を把握することができる。
ここで、測定ステップで得られた測定結果に基づいて、解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεを解析する手法の一例を、説明する。以下に説明する例では、測定ステップにおいて、駆動ステップ中における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離の変化（より具体的には、駆動ステップ中において、アクチュエーター３が膨張したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ（図８（ａ））と、アクチュエーター３が収縮したときの、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離Ｌ’（図８（ｂ））を測定するものとする。
解析対象材料Ｓのうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεは、以下の式（６）により求められる。
【数6】
【0052】
なお、図１～図２に示す解析支援装置１は、マーカー部材５を１つのみ備えているが、解析支援装置１は、解析対象材料Ｓの内部に包含されたマーカー部材５を複数備えていてもよい。その場合、測定ステップ（測定処理）及び力学特性解析ステップ（力学特性解析処理）は、マーカー部材５毎に、特には、解析対象材料Ｓ内で力学的特性の解析を希望する特定の部分近傍のマーカー部材５毎に、個別に行うと、好適である。それにより、解析対象材料Ｓ内における複数の異なる部分、特には、解析対象材料Ｓ内で力学的特性の解析を希望する特定の部分における力学特性（ひいては、力学特性分布）をそれぞれ把握することができる。このように、マーカー部材５を解析対象材料Ｓ内に複数備えることにより、解析対象材料Ｓ内で力学的特性の解析を希望する特定の部分とその近傍のマーカー部材５との間の距離がより近くなりやすく、解析精度がより向上することが期待される。なお、この場合、測定ステップ（測定処理）における上記「所定方向」については、マーカー部材５毎に異なる方向としてもよいし、すべてのマーカー部材５において同じ方向としてもよい。
【0053】
図９は、解析支援装置１を用いて、それぞれ複数のマーカー部材５を内部に包含した２種類の解析対象材料Ａ、Ｂについて、解析対象材料のうちマーカー部材５の近傍部分におけるひずみεを算出した、実験結果を示している。
解析対象材料Ａは、コラーゲンであった。解析対象材料Ｂは、コラーゲンに加えて、架橋剤としてのゲニピンを、含むものであった。解析対象材料Ｂは、解析対象材料Ａよりも、硬い（すなわち、弾性率が高い）ものであった。
ひずみεは、上記式（６）により算出した。式（６）における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）は、具体的に、上から平面視したときのアクチュエーター３の中心点とマーカー部材５の中心点とを結んでなる水平方向の直線に平行な方向での、アクチュエーター３の表面と上記直線との交点と、マーカー部材５の中心点との間の、距離（図８）とした。
図９において、横軸は、アクチュエーター３の中心点からマーカー部材５までの距離（μｍ）であり、縦軸は、ひずみε（単位無し）である。
図９から見て取れるように、アクチュエーター３の中心点からの距離に関わらず、より柔らかい解析対象材料Ａで、より大きなひずみεが生じた。この結果は、柔らかい材料ほど変形しやすいという一般的な傾向と一致しており、本手法の妥当性を示している。
解析対象材料Ａは、コラーゲンであった。解析対象材料Ｂは、コラーゲンに加えて、架橋剤としてのゲニピンを、含むものであった。解析対象材料Ｂは、解析対象材料Ａよりも、硬い（すなわち、弾性率が高い）ものであった。
ひずみεは、上記式（６）により算出した。式（６）における、所定方向でのアクチュエーター３及びマーカー部材５どうしの間の距離（Ｌ、Ｌ’）は、具体的に、上から平面視したときのアクチュエーター３の中心点とマーカー部材５の中心点とを結んでなる水平方向の直線に平行な方向での、アクチュエーター３の表面と上記直線との交点と、マーカー部材５の中心点との間の、距離（図８）とした。
図９において、横軸は、アクチュエーター３の中心点からマーカー部材５までの距離（μｍ）であり、縦軸は、ひずみε（単位無し）である。
図９から見て取れるように、アクチュエーター３の中心点からの距離に関わらず、より柔らかい解析対象材料Ａで、より大きなひずみεが生じた。この結果は、柔らかい材料ほど変形しやすいという一般的な傾向と一致しており、本手法の妥当性を示している。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明の解析方法及び解析支援装置は、柔軟性を有する任意の解析対象材料（例えば、培養基質、ゴム、ゲル、ゼリー、クリーム等）の内部の局所的な（すなわち、解析対象材料の内部の一部分の）力学特性（例えば、粘弾性、粘性、弾性、硬さ、あるいは、これらの経時変化、ひずみ等）を解析するために好適に利用できるものである。
【符号の説明】
【0055】
１ 解析支援装置
２ 板部材
３ アクチュエーター
３１ 温度応答性ゲル
３２ 加熱部材（光吸収部材）
４ 駆動部
５ マーカー部材
６ 観察部
７ 解析部
１０ 解析対象本体部
Ｓ 解析対象材料
Ｅ 入力（光）
２ 板部材
３ アクチュエーター
３１ 温度応答性ゲル
３２ 加熱部材（光吸収部材）
４ 駆動部
５ マーカー部材
６ 観察部
７ 解析部
１０ 解析対象本体部
Ｓ 解析対象材料
Ｅ 入力（光）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】