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高機能マイクロ生化学分析システム実現のための生体分子搬送・固定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 12450167
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

庄子 習一  早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)

研究分担者 本間 敬之  早稲田大学, 理工学部, 助教授 (80238823)
船津 高志  早稲田大学, 理工学部, 教授 (00190124)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
2002年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2001年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2000年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
キーワードマイクロ化学 / 生化学システム / 微小電気機械システム / マイクロフルィディクス / マイクロマシニング / マイクロフローセル / 生体分子ソーティング / マイクロリアクタ / バイオセンシング / マイクロ化学分析システム / マイクロ流体素子 / フローセル / マイクロマシーニング / 流体観察 / 精密めっき / マイクロ科学分析システム / マイクロマシン / 蛍光観察 / 精密メッキ / 表面制御 / 表面固定法
研究概要

(1)生体分子ハンドリングシステム
生体分子のハンドリングを目的として,3次元的なシースフローにより生体分子を搬送するマイクロスケールのフローセルを実現した。この方法により,細胞等変性しやすい分子流路の壁から離して自由に搬送することができるようになった。また,メチルセルロース等,熱でゾルーゲル層転移するハイドロゲルをキャリアに用いるマイクロスケールの生体分子ソーチングシステムを実現した。加熱を収束レーザービームで行うことにより,単純なY型の流路で流体のスイッチングが可能となった。また,ガルバノメータミラーと蛍光フォトディテクタを用いてPC制御自動化システムを製作し,約120msecのソーティング時間を実現した。
(2)多項目同時検出酵素検出マイクロフローセル
テフロン製の逆支弁を用いてサンプルや試薬の導入制御を行えるマイクロチャネルを設計・試作してサンドイッチイムノアッセイによる多項目同時検出酵素検出マイクロフローセルを試作した。キャリアとサンプル・試薬の流れを制御することにより,必要なサンプル・試薬の量を1/5以下に低減できた。
(3)多層流を用いた高効率マイクロミクサ・リアクタ
マイクロスケールの構造体・流体を対象としたCADを用いて,高効率の混合・反応を実現するマイクロフローセルを設計し,混合したい液体を多層化して導入する構造の最適化を行った。それをもとにDeeo RIE装置により,高アスペクト比構造のマイクロミクサ・リアクタを試作・評価した。最適化した構造により従来よりも格段に効率の高い混合が実現できることを確かめた。
(4)金属電極埋め込み型PDMSマイクロセル
マイクロ化学/生化学システムの材料として注目されているシリコーンゴムの一種のPDMSでできたマイクロスケールの容器(マイクロ反応セル)に機能を持たせるため,3次元的に金属電極を埋め込む手法を開発した。この構造により,マイクロセル内の温度を均一に速やかに変化させることが可能となった。また,セル内の電界をX, Y方向に独立に制御することが可能となった。また,セル表面構造を自由に修飾することも可能となり,固体表面への生体分子の固定が容易となった。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] K.Tashiro, T.Sekiguchi, S.Shoji, T.Funatsu, W.Masumoto, H.Sato: "Design and simulation of particles and biomolecules handling micro flow cells with three-dimmensional sheath flow"Micro Total Analysis Systems 2000. 4. 209-212 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Shinohara, A.Kondo, K.Akahori, K.Tashiro, S.Shoji: "Development of Biological Micro Reactor Array System"IEICE Trans.Electron.. Vol.E84-C. 1807-1912 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, H.Sato, S.Shoji, H.Makazu, T.Funatsu: "Micro Flow Switches Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose for Biomolecules Handling"Dig.11^<th> Int.Conf.on Solid-State Sensors & Actuators ; Transducers'01. 2. 932-935 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Honda, S.Shoji, M.Isomura, Y.Ashihara, K.Tashiro, H.Sato: "Micro Flow Cell for Sequential Sandwitch Immunoassay Using Passive Microvalves"The 7^<th> World Congress on Biosensors Biosensors 2002. A2.11 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kanai, D.Uchida, S.Sugiura, H.Sato, Y.Mori, K.Sakamoto, H.Nakanishi, S.Shoji: "Optimal Design of the Micromixer using Nonhomogeneous Laminar Flow"Proc.Micro Total Analysis Systems 2002; μTAS2002, Nara. 1. 73-75 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ishizuka, H.Hojo, M.Abe, K.Akahori, N.Honda, M.Mori, T.Sekiguchi, S.Shoji: "Design and Fabrication of Metal Electrode Implanted PDMS Structure for Micro Flow Device"Proc.Micro Total Analysis Systems 2002; μTAS2002, Nara. 1. 413-415 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Shoji: "Micromachining for Biosensors and Biosensing Systems : Biosensors & Their Applications"Kluwer Academic/Plenum Pub.New York. 17 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K Shinohara, Ajtondo, K.Akahori, Ktashiro, S.Shoji: "Development of Biological Micro Reactor Array System"IEICE Trans. Electron.. E84-C, No.12. 1807-1912 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K-Tashiro, S.Ikeda, T.Seldguchi, H.Sato, S.Shoji, K Makazu, K.Watanabe, T.Funatsu, S.Tsukita: "Micro Flow Switches Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose for Biomolecules Handling"Dig. 11^<th> Int. Conf, on Solid-State Sensors & Actuators; Transducers'01. 932-935 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K Honda, S.Shoji, M-Isomura, Y Ashihara, K.Tashiro, H.Sato: "Micro Flow Cell for Sequential Sandwitch Immunoassay Using Passive Microvalves"The 7^<th> World Congress on Biosensors Biosensors 2002. A2. 11 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kanai, D.Uchida, S.Sugiura, H.Sato, Y.Mori, K.Sakamoto, H.Nakanishi, S.Shoji: "Optimal Design of the Micromixer using Nonhopogeneous Laminar Flow"Proc. Micro Total Analysis Systems 2002 ; Nara. μTAS2002. 73-75 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ishizuka, H.Hojo, Mabe, K.Akahori, N.Honda, M.Mori, T.Sekiguchi, S.Shoji: "Design and Fabrication of Metal Electrode Implanted PDMS Structure for Micro Flow Device"Proc. Micro Total Analysis Systems 2002 ; Nara. μTAS2002. 413-415 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shirasaki, H.Makazu, K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, S.Shoji, S.Tsukita, T.Funatsu: "A Novel Biomolecule Sorter Using Thermosensitive Hydrogel in Micro Flow Systems"Proc. Micro Total Analysis Systems 2002 ; Nara. μTAS2002. 925-927 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ikeda, K. Tashiro, T. Sekiguchi, S.Shoji, H.Makazu, Y.Shkasaki, Tjunatsu, S.Tsukita: "Biomolecules Sorting System Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose Solution Tokyo"Dig. Int. Microprocesses and Nanotechnology Confl; Tokyo. MNC2002. 170-171 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Shoji: "Recent Trends of Micro Flow Devices and Systems for Chemical/biochemical Applications"15^<th> Conf. On Combinatorial Chemistry : JCCF, Japan, Kawasaki. 137-149 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Shoji: "Micro Total Analysis Systems: μTAS : Update on Microminiaturization"The 18^<th> Int. Congress: of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, Kyoto. (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Shoji: "Micromachining for Biosensors and Biosensing Systems , Biosensors & Their Applications"Kluwer Academic / Plenum Pub.. 225-241 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K-Tashiro, T.Sekiguchi, S.Shoji, T.Funatsu, W.Masumoto, H.Sato: "Design and simulation of particles and biomolecules handling micro flow cells with three-dimmensional sheath flow , Micro Total Analysis Systems 2000"Kluwer Academic Pub.. 209-212 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Honda, S.Shoji, M.Isomura, Y.Ashihara, K.Tashiro, H.Sato: "Micro Flow Cell for Sequential Sandwitch Immunoassay Using Passive Microvalves"The 7th World Congress on Biosensors, Biosensors 2002. A2.11 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shirasaki, H.Makazu, S.Ikeda, S.Shoji, T.Funatsu: "A Novel Biomolecule Sorter Using Thermosensitive Hydrogel in Micro Flow Systems"Proc.Micro Total Analysis Systems 2002 ; mTAS2002. Vol.2. 925-927 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ikeda, S.Shoji, H.Makazu, Y.Shirasaki, T.Funatsu: "Biomolecules Sorting System using Thermal Gelation of aMethyl Cellulose Solution"Dig.Int.Microprocesses and Nanotechnology Conf. ; MNC2002. 170-171 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Honda, K.Emi, T.Katagiri, S.Shoji, T.Honma: "Fabrication and Evaluation of Amperometric Sensors for Micro Flow Cell using 3-D Comb Electrodes"Dig.Int.Microprocesses and Nanotechnology Conf. ; MNC2002. 290-291 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ishizuka, H.Hojo, M.Abe, N.Honda, S.Shoji: "Design and Fabrication of Metal Electrode Implanted PDMS Structure for Micro Flow Device"Proc.Micro Total Analysis Systems 2002 ; mTAS2002. Vol.1. 413-415 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Shoji, H.Sato, M.Ishizuka, T.Funatsu: "Micro Flow Devices/Systems and Biomolecules Handling in Micro Flow Channels"1st Int.Meeting on Microsensors & Microsystems. 17-23 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] E.Shinohara, A.Kondo, K.Akahori, K.Tashiro, S.Shoji: "Development of Biological Micro Reactor Array System"Inst. Electro. Info. & Comm. Eng. Trans. Electron. E84-C,12. 1807-1912 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, H.Sato, S.Shoji: "Micro Flow Switches Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose for Biomolecules Handling"Dig. 11^<th> Int. Conf. on Solid-State Sensors & Actuators ; Transducers'01. Vol.2. 932-9335 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Taguchi, H., T.Ueno, H.Tadakuma, M.Yoshida, T.Funatsu: "Single-molecule observation of protein-protein interactions in the chaperonin system"Nature Biotechnol. 19. 861-865 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Homma, I.Komatsu, A.Tamaki, H.Nakai, T.Osaka: "Molecular Orbital Study on the Reaction Mecha-nisms of Electroless Deposition Processes"Electrochim. Acta. 47(1-2). 47-53 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, S.Shoji, H.Makazu, T.Funatsu, S.Tsukita: "A Particle and Biomolecules Sorting Micro Flow System Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose Solution"Proc. Micro Total Analysis Systems 2001 : μTAS2001. 471-473 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N.Honda, S.Shoji, M.Isomura, Y.Ashihara, K.Akahori, H.Sato: "Prototype of Micro Flow Cell for Multi-Analyte Sandwich Immunoassay"Proc. Microprocess & Nanotechnology Conference : MNC2001. 24-25 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tashiro,T.Sekiguchi,S.Shoji,T.Funatsu,W.Masumoto,H.Sato: ""Design and simulation of particles and biomolecules handling micro flow cells with three-dimmensional sheath flow""Micro Total Analysis Systems 2000, Kluwer Academic Pub.. 4. 209-212 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Akahori,,S.Shoji,S.Kondo,E.Shinohara,K.Tashiro,: ""Multi micro reactors consist of individually temperature controlled silicon well arrays realizing efficient biochemical reactions""Micro Total Analysis Systems 2000, Kluwer Academic Pub.. 4. 493-496 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Shoji,K.Akahori,S.Kondo,E.Shinohara,H.Sato,N.Honda: ""8x12 array micro reactors realizing efficient biochemical reactions""2^<nd> Int.Workshop on Microfactories, Fribourg. 2. 107-110 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Shoji,K.Akahori,K.Tashiro,H.Sato,N.Honda: ""Design and fabrication of micromachined chemical/biochemical systems""1^<st> Japan-Switzerland Bilateral Workshop on Science & Technology (to be Published in Riken Journal). (発行予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Wazawa T.,Y.Ishii,T.Funatsu,and T.Yanagida.: ""Spectral Fluctuation of a Single Fluorophore Conjugated to a Protein Molecule"."Biophysical J. 78. 1561-1569 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Homma,J.Tsukano,T.Osaka,M.Watanabe,K.Nagai,: ""Deposition Mechanism of Trace Metals on Silicon Wafer Surfaces in Ultra Pure Wate""Electrochem.Soc.Proc.. 2000・17. 670-676 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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