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Development of a novel bioorganic electronic device mimicking a micro-hierarchical structure in the intestinal tract for a miniature electrical power source

Research Project

Project/Area Number 16K18257
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

Kuwahara Takashi  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (50525574)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords酵素電極 / バイオ燃料電池 / 導電性高分子 / 電解重合 / ポリチオフェン / 微小階層構造 / ナノ繊維 / 燃料電池 / バイオテクノロジー / マイクロ・ナノデバイス / バイオ関連機器 / 電子・電気材料
Outline of Final Research Achievements

Aiming at efficient use of the electrode space that is limited by the miniaturization of biofuel cell, we imparted fine structures to enzyme electrode. For the enzyme-immobilized carrier, a polythiophene derivative film prepared by electrochemical polymerization was used. By investigating the film fabrication conditions, we succeeded in producing a structure with hemispherical indentations on the electrode, and a hierarchical structure with submicron-villiform structure and a network structure of nanofibers. The results of this research showed that the enlargement of the surface area and the control of the diffusion of reactants by applying nano- and microstructures is the key to efficient use of the space on the electrode.

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Amperometric glucose sensing with polyaniline/poly(acrylic acid) composite film bearing glucose oxidase and catalase based on competitive oxygen consumption reactions2018

    • Author(s)
      Takashi Kuwahara, Kohei Ogawa, Daiki Sumita, Mizuki Kondo, Masato Shimomura
    • Journal Title

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      Volume: 811 Pages: 62-67

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2018.01.042

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bioelectrocatalytic Reaction of Glucose Oxidase Immobilized on Thiophene Copolymer Films—Influence of the Electrochemical Copolymerization Conditions2017

    • Author(s)
      桑原敬司, 吉田貴郎, 石川 輝, 近藤みずき, 下村雅人
    • Journal Title

      KOBUNSHI RONBUNSHU

      Volume: 74 Issue: 6 Pages: 517-523

    • DOI

      10.1295/koron.2017-0038

    • NAID

      130006218923

    • ISSN
      0386-2186, 1881-5685
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bioelectrocatalytic fructose oxidation with fructose dehydrogenase-bearing conducting polymer films for biofuel cell application2017

    • Author(s)
      Takashi Kuwahara, Mamoru Kameda, Keita Isozaki, Keisuke Toriyama, Mizuki Kondo, Masato Shimomura
    • Journal Title

      Reactive and Functional Polymers

      Volume: 印刷中 Pages: 87-91

    • DOI

      10.1016/j.reactfunctpolym.2017.04.011

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bioelectrocatalytic O2 reduction with a laccase-bearing film of the copolymer of 3-methylthiophene and thiophene-3-acetic acid2016

    • Author(s)
      Takashi Kuwahara, Kyogo Nakata, Mizuki Kondo, Masato Shimomura
    • Journal Title

      Synthetic Metals

      Volume: 214 Pages: 30-34

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2016.01.014

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 駆動電極均部の電場誘起現象を利用したバイオセンシング2018

    • Author(s)
      山口千晶 , 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第23回高専シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリアニリン/ポリアクリル酸複合膜を用いた電流検知型D-アスパラギン酸バイオセンサー2018

    • Author(s)
      打出翔大, 鈴木秀之, 桑原敬司, 下村雅人, 高橋祥司
    • Organizer
      第23回高専シンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素固定化ポリアニリン膜による電気化学的酸素還元と酵素の酸素消費反応の競合を利用したグルコース検出2017

    • Author(s)
      小川航平, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フルクトースデヒドロゲナーゼとポリアニリンハイドロゲルを用いた直接電子移動型バイオアノードの作製と単槽型燃料電池への応用2017

    • Author(s)
      磯崎桂太, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素反応に起因する電極電位の変化を利用したバイオセンシング2017

    • Author(s)
      亀田 衛, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会北陸支部研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 導電性高分子膜と酵素間の電子移動を検出する非接触フルクトースセンサの作製2017

    • Author(s)
      山口千晶 , 阿部舜市, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素反応に起因する導電性高分子の電位変化を利用したバイオセンシング2017

    • Author(s)
      亀田 衛, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素固定化ポリアニリン膜による酸素消費反応の競合に基づくグルコースの電気化学的検出に対する酵素固定化条件の影響2017

    • Author(s)
      小川航平, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリアニリンハイドロゲルを用いたフルクトースデヒドロゲナーゼ固定化電極の作製とその単層型バイオ燃料電池への応用2017

    • Author(s)
      磯崎桂太, 近藤みずき, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)膜の電解形成条件がラッカーゼとの間の直接電子移動に与える影響2017

    • Author(s)
      桑原敬司,菅原武,近藤みずき,下村雅人
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリチオフェン誘導体膜の電解形成条件と酵素電極の性能の関係2017

    • Author(s)
      桑原敬司,近藤みずき,下村雅人
    • Organizer
      第22回高専シンポジウム
    • Place of Presentation
      鳥羽商船高等専門学校
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Measuring Thickness and Ultrasound Velocity of Thin Film by Means of Acoustic Resonant Spectroscopy2016

    • Author(s)
      I. Matsuya, T. Saito, T. Kuwahara, M. Kondo, K. Ohnuma, and I. Ihara
    • Organizer
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS 2016)
    • Place of Presentation
      Toyama International Conference Center
    • Year and Date
      2016-09-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酵素と導電性高分子間の電子移動を利用したフルクトース/酸素燃料電池2016

    • Author(s)
      桑原敬司, 磯崎桂太, 近藤みずき, 下村雅人
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 酵素を固定化した導電性高分子膜による酸素消費反応の競合を利用したグルコースの電気化学的検出2016

    • Author(s)
      小川航平, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ポリアニリンハイドロゲルを用いたフルクトースデヒドロゲナーゼ固定化電極の作製と性能評価2016

    • Author(s)
      磯崎桂太, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とラッカーゼを用いたバイオカソードの作製と特性評価2016

    • Author(s)
      菅原武, 桑原敬司, 下村雅人
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2019-03-29  

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