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刺激応答性ベシクルを利用する高感度電気化学検出バイオ分析チップの開発

Research Project

Project/Area Number 18750056
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

石田 晃彦  Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 助教 (20312382)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywordsマイクロチップ分析 / 微小流体 / 電気化学検出 / 微小電極 / くし形電極 / ポリジメチルシロキサン / 数値シミュレーション
Research Abstract

本研究では,微小流路内においてベシクル内から漏出させた電気化学活性物質をアンペロメトリーにより高感度に検出することが重要な課題である。電流値は電極面内に形成する測定物質の濃度勾配の積算値であるから,感度を上げるには作用電極の面積または濃度勾配を大きくすることが必要である。これまでに,電極面積を大きくすることは,S/N比を低下させるため有効ではないことを微小流体デバイスを用いて示した。これは,物質が電極反応により消費されながら流れる結果,電極の下流ほど電極垂直方向の濃度勾配が小さくなるためである。そこで,与えられた面積の中で濃度勾配を増加させることが必要になる。そのため,本研究では一本の電極を複数に分割して間隔を置いて配置するくし状の電極を検討した。電極がない部分で試料が補充されるので,下流側での濃度勾配の減少を抑えることができるからである。さらに十分な間隔があれば,分割したどの電極上でも同様の濃度勾配が形成されると推察される。くし形の電極については,これまでに2対の電極を用いて酸化還元を繰り返して感度を上げる検討は行われていたが,くし形電極単独での詳細な検討はなかった。そこで,ポリマー基板およびポリジメチルシロキサンを用いて,間隔をあけた2本の作用電極をもつ微小流体デバイスを作製し,このアプローチの妥当性を検証した。その際,微小流体デバイスで用いられる流速範囲で,物質の種類を変えることにより電流応答の拡散係数依存性を調べた。その結果,どの拡散係数およびどの流速でも間隔の増加とともに電流値は増加し,200μm近辺で最大一定となった。また,電流値を様々な拡散係数および流速で数値シミュレーションしたところ実験結果と一致した。以上から,このアプローチが妥当であり,微小流体デバイスで用いられる流速で様々な電気活性物質に適用できることを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2007 2006

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Estimation on Contribution of Bioluminescent Reaction Rate and Quantum Yield to the Enhancement of Firefly Bioluminescence in the Presence of Cationic Liposomes2007

    • Author(s)
      Tamio Kamidate, Hirofumi Tani, Akihiko Ishida, and Masaya Hayashi
    • Journal Title

      Luminescence 22

      Pages: 15-19

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of the membrane permeability of liposomes via use of eosin Y chemiluminescence catalyzed peroxidase encapsulated in liposomes2007

    • Author(s)
      Tamio Kamidate, Kanako Komatsu, Hirofumi Tani, and Akihiko Ishida
    • Journal Title

      Luminescence 22

      Pages: 236-240

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reversed-phase liquid chromatography on a microchip with sample injector and monolithic silica column2006

    • Author(s)
      A.Ishida, T.Yoshikawa, M.Natsume, T.Kamidate
    • Journal Title

      Journal of Chromatography A 1132

      Pages: 90-98

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体クロマトグラフィーのためのマイクロ流体デバイスの開発:分離カラムと検出用電極の設計2007

    • Author(s)
      石田晃彦
    • Organizer
      第24回ライラックセミナー・第13回若手研究者交流会
    • Place of Presentation
      小樽市おたる自然の村おこばち山荘
    • Year and Date
      2007-06-10
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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