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人工細胞膜を介した三次元液滴ネットワークの組み立て

Research Project

Project/Area Number 16J06211
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

矢菅 浩規  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2017: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2016: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Keywords液滴 / 表面張力 / 微細加工 / MEMS / Microfluidics / 脂質二分子膜 / マイクロ流体デバイス / 毛管現象 / 液滴アレイ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は初めに、昨年度にスウェーデン王立工科大学(KTH)との共同研究で発見したマイクロ足場構造中での液滴生成現象に対する三つの無次元数(2流体の粘度比、接触角の余弦とキャピラリ数)の影響を調べた。この液滴生成現象は、水と油の界面がマイクロ足場構造を通過する過程で水溶液の液滴が生じるというものである。シリンジポンプを利用した流速制御下で、親水の足場構造中では非常に小さい毛管数(~10^-4)でも液滴が生成されることが分かった。従来のマイクロ流体デバイスでは高毛管数で粘性の影響が支配的な場合に液滴が生成されるが、本技術では表面張力の影響が支配的な場合でも液滴が生成可能であることが分かった。この成果は、平成30年10月に札幌で行われた第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで、特別研究員によりポスター発表され、日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門から若手優秀講演表彰を授与された。
続いて、神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)の人工細胞膜システムグループとの共同研究により、足場構造中に生成された液滴アレイを積み重ねることで人工的に脂質二分子膜を形成できることを実証した。ハイドロゲル化で液滴をマイクロ足場構造に固定し、それらを手動で積み重ね脂質二分子膜を形成した。この脂質二分子膜は、微小電流計測によって確認された。この成果は、平成31年1月に韓国ソウルで開催された査読有の国際学会MEMS2019に採択され、研究代表者がポスター発表を行った。これらの成果をまとめ、近日中の論文投稿を予定している。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] スウェーデン王立工科大学(スウェーデン)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] スウェーデン王立工科大学(スウェーデン)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-generation of two-dimensional droplet array using oil-water immiscibility and replacement2018

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga, Koki Kamiya, Shoji Takeuchi and Norihisa Miki
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: 18 Issue: 7 Pages: 1130-1137

    • DOI

      10.1039/c7lc01360d

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Stacking 2D droplet arrays for 3D configurable droplet network2019

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Emre Iseri, Wouter van der Wijngaart, Shoji Takeuchi, and Norihisa Miki
    • Organizer
      The 32st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ足場構造を用いた3 次元液滴ネットワークの形成2019

    • Author(s)
      矢菅浩規,大崎寿久,神谷厚輝,Emre Iseri,Wouter van der Wijngaart,竹内昌治,三木則尚
    • Organizer
      第2回分子ロボティクス年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 紙状材料中での液滴アレイ生成2018

    • Author(s)
      矢菅浩規,Emre Iseri,Weijin Guo,Jonas Hansson,Tommy Haraldsson,三木則尚,Wouter van der Wijngaart
    • Organizer
      日本機械学会第9 回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Droplet microfluidics inside paper2018

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga, Weijin Guo, Jonas Hansson, Tommy Haraldsson, Norihisa Miki and Wouter van der Wijngaart
    • Organizer
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2018)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation of two dimensional droplet arrays including dual sample concentration gradients2017

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga、Norihisa Miki
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 毛管現象を利用した微小液滴生成のためのウェルアレイの表面改質2017

    • Author(s)
      矢菅浩規,三木則尚
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Adjustment of surface condition for self-generation of droplet array using oil-water replacement2017

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga, Norihisa Miki
    • Organizer
      The 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers ‘17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TWO DIMENSIONAL DROPLET ARRAYS WITH CONCENTRATION GRADIENT OF SAMPLE WITHOUT PRECISE PIPETTING OR PUMPING2016

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga、Norihisa Miki
    • Organizer
      Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016 (MNST 2016)
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-12-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精確なピペット・ポンプ操作不要な二次元液滴アレイ生成方法の開発2016

    • Author(s)
      矢菅浩規、三木則尚
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会9.0
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2016-11-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] IMBIBED IMMISCIBLE SOLVENT SPLITS AQUEOUS SOLUTION INTO A TWO-DIMENSIONAL DROPLET ARRAY WITHOUT PRECISE PIPETTING OR PUMPING2016

    • Author(s)
      Hiroki Yasuga、Norihisa Miki
    • Organizer
      The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Place of Presentation
      Dublin (Ireland)
    • Year and Date
      2016-10-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精密なポンプ・ピペット操作を必要としないサンプル2次元濃度こう配を有する液滴アレイの生成2016

    • Author(s)
      矢菅浩規、三木則尚
    • Organizer
      電気学会平成28年E部門総合研究会
    • Place of Presentation
      金沢市文化ホール(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2016-06-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 液滴ケージの幾何学形状を利用したセルフアセンブリ2016

    • Author(s)
      矢菅浩規、大崎寿久、神谷厚輝、川野竜司、三木則尚、竹内昌治
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第33回研究会(33rd CHEMINAS)
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2016-04-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 精確なピペット・ポンプ操作に依存しない二次元液滴アレイ生成方法の開発2016

    • Author(s)
      矢菅浩規、三木則尚
    • Organizer
      第3回サイボウニクス研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(神奈川県・横浜市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Microwell plate for forming droplet array, and method for manufacturing droplet array2017

    • Inventor(s)
      Hiroki Yasuga, Norihisa Miki
    • Industrial Property Rights Holder
      Hiroki Yasuga, Norihisa Miki
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法2016

    • Inventor(s)
      矢菅浩規、三木則尚
    • Industrial Property Rights Holder
      矢菅浩規、三木則尚
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-06-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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