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Development of a hybrid type paper-based devices for multi-target simultaneous concentration measurement of components in blood

Research Project

Project/Area Number 18J20882
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

小松 雄士  北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsデジタルマイクロフルイディクス / 紙デバイス / 血液 / 血球 / リチウムイオン / 比色分析 / デジタルマイクロ流体デバイス(DMF) / リチウムイオン濃度定量 / 誘電泳動(DEP)
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究では、血中Li+濃度測定のためのハイブリッド型紙デバイスの開発に取り組み、少血液量、安価、迅速かつ高い測定性能を有するハイブリッド型紙デバイスの開発に成功した。本年度は新型コロナウィルスの影響により、共同研究先への渡航ができず、研究計画3年目に行う予定であった実検体測定および血中成分の多項目同時検出に関して研究遂行が難しくなり、研究計画を大幅に変更することになった。これまでの研究では、赤血球の分離に焦点を当て、画像解析法によりその分離効率を評価していた。そこで、実用化を目指すうえで重要な赤血球以外の血球細胞の分離性能および画像解析法による分離効率の算出について評価した。そこで本研究では、まず、これまで研究担当者が分離効率の算出に使用した画像解析法と二つの細胞数測定の従来法で3種類の血球細胞の分離効率を算出し、その比較を行った。その結果、画像解析法は平面上の細胞数情報のみを取得するため、従来法よりも若干分離効率が高く算出されることが明らかとなった。また、同一血液試料から連続して5回分離された血漿中の差血球細胞数についても画像解析法と細胞計測盤(従来法)で測定し、比較した。その結果、5回連続して分離しても分離効率は、ほぼ一定であることが明らかとなった。
また、研究計画にはなかった紙デバイスへの新しい試料導入法の開発に取り組み、ピペット等の試料導入を必要としない、浸漬するだけで定量分析が可能な紙デバイスの開発に成功した。
研究計画3)に該当する実検体測定および血中成分の多項目同時検出に取り組むことができなかったが、実用化に向けて必要であった血球分離効率について詳細に評価することができた。また、研究計画になかった紙デバイスへの新しい試料導入法の開発に成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] カンザス州立大学(米国)

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    • Author(s)
      Komatsu Takeshi、Sato Yuki、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • Journal Title

      Analytica Chimica Acta

      Volume: 1144 Pages: 85-95

    • DOI

      10.1016/j.aca.2020.12.003

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  • [Journal Article] Dip-Type Paper-Based Analytical Device for Straightforward Quantitative Detection without Precise Sample Introduction2021

    • Author(s)
      Komatsu Takeshi、Maeda Ryoga、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • Journal Title

      ACS Sensors

      Volume: 6 Issue: 3 Pages: 1094-1102

    • DOI

      10.1021/acssensors.0c02367

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  • [Journal Article] Paper-Based Device for the Facile Colorimetric Determination of Lithium Ions in Human Whole Blood2020

    • Author(s)
      Komatsu Takeshi、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • Journal Title

      ACS Sensors

      Volume: 5 Issue: 5 Pages: 1287-1294

    • DOI

      10.1021/acssensors.9b02218

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  • [Journal Article] A Report of the Science Experimental Lecture at Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University: pH Measurement Experiment Using Paper Device2020

    • Author(s)
      彦樺, 愉; 雄士, 小松; 優華, 文野; 拓朗, 堤; 雄大, 小川;
    • Journal Title

      科学技術コミュニケーション

      Volume: 26 Pages: 17-28

    • DOI

      10.14943/92750

    • NAID

      120006814301

    • ISSN
      1881-8390
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  • [Journal Article] Novel Format of a Paper-based Device For Competitive Immunoassays2020

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani and Manabu Tokeshi
    • Journal Title

      Proceedings of μTAS 2020

      Volume: 1 Pages: 494-495

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  • [Journal Article] A Paper-Based Device for the Facile Colorimetric Determination of Lithium Ions in Human Whole Blood2020

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, and Manabu Tokeshi
    • Journal Title

      ACS Sensors

      Volume: ASAP

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      Takeshi Komatsu, Manabu Tokeshi, Shih-Kang Fan
    • Journal Title

      Proceedings of Micro Total Analysis System 2019

      Volume: 1 Pages: 84-85

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      小松雄士、真栄城正寿、石田晃彦、谷博文、渡慶次学
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      第80回分析化学討論会
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      小松雄士、真栄城正寿、石田晃彦、谷博文、渡慶次学
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      小松雄士、真栄城正寿、石田晃彦、谷博文、渡慶次学
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      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] デジタルマイクロフルイディクスと紙デバイスを組み合わせた融合デバイスによる血中リチウムモニタリング2019

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      小松雄士、Shih-Kang Fan、渡慶次学
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  • [Presentation] Point of Care Diagnosis for the Lithium Level in Whole Blood of Bipolar Disorders with Paper-Based Device2019

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, and Manabu Tokeshi
    • Organizer
      Point-of-Care Diagnostics/Global Health & Biosensors 2019
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Micro Total Analysis System for Lithium Ion in Human Whole Blood with Hybrid Device of DMF and Tiny Paper Sensors2019

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Manabu Tokeshi, and Shih-Kang Fan
    • Organizer
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Simple Measurement of a Concentration of Lithium Ion in Human Blood Using Paper-Based Device2018

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, and Manabu Tokeshi
    • Organizer
      National Central University - Hokkaido University Joint Symposium on Materials Chemistry and Physics 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Paper-based Device for Determination of Lithium ion2018

    • Author(s)
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, and Manabu Tokeshi
    • Organizer
      10th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2018)
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  • [Presentation] ペーパーデバイスによる POCT のための高感度競合的 ELISA の実現2018

    • Author(s)
      前田陵我、小松雄士、佐藤優樹、真栄城正寿、石田晃彦、谷博文、 渡慶次学
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第38回研究会
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  • [Presentation] Separation of plasma from whole blood with DMF device2018

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      Takeshi Komatsu, Jyong-Huei Lee, Manabu Tokeshi, Shih-Kang Fan
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      化学とマイクロ・ナノシステム学会第38回研究会
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  • [Remarks] 液体に浸すだけで成分を分析できるペーパーデバイスを開発

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      https://www.hokudai.ac.jp/news/2021/03/post-804.html

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  • [Remarks] 1分で血中リチウムイオンを検出できる紙を開発~双極性障害患者の簡便な治療検査への応用に期待~

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  • [Remarks] New device quickly detects lithium ions in blood

    • URL

      https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/new-device-quickly-detects-lithium-ions-in-blood-of-bipolar-disorder-patients/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 物質検出装置2018

    • Inventor(s)
      渡慶次学、石田晃彦、小松雄士、佐藤優樹
    • Industrial Property Rights Holder
      渡慶次学、石田晃彦、小松雄士、佐藤優樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-142651
    • Filing Date
      2018
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  • [Funded Workshop] The 24th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences2020

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URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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