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Non-destructive assessment of cell differentiation via wettability and extracellular matrix

Research Project

Project/Area Number 18KK0416
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

田中 信行  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (00724692)

Project Period (FY) 2019 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords濡れ性 / 細胞外マトリックス / フィブロネクチン / 気体噴射液体排除法 / 界面分子 / マトリックス動態 / コラーゲン / ヒアルロン酸 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 微小形態 / 多光子励起顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 培養細胞組織 / 濡れ性評価 / ひずみ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、研究代表者が世界で初めて実現した気体噴射液体排除法による細胞組織濡れ性評価法と海外共同研究者が独自に開発した空間的・力学的細胞外マトリックス動態評価法を用いて、細胞分化時のダイナミックに変化する濡れ性とマトリックス動態から細胞の品質を非破壊的に評価することを目的としている。本年度は、海外共同研究者が来日する機会があったため先方の来日時に研究進捗報告やディスカッションを行い、実験などは本邦で実施した。
本研究で核となる気体噴射液体排除法およびマトリックス動態評価法はいずれも画像ベースの評価法であり、増加する実験データの解析を効率的に実施するために、研究代表者の知見を活かして機械学習ベースの画像処理ソフトウェアを開発している。また、海外共同研究者とのディスカッションの中で現在取得可能な細胞外マトリックスのひずみ情報に加えて、細胞張力を取得する新たな手法についても検討を進めている。
また気体噴射液体排除法を実施することで、細胞外マトリックスの培養基材への吸着が変化することが蛍光顕微鏡画像から明らかとなった。今後、細胞外マトリックスのひずみや吸着量を調査することで、メカニズムの解明や生物学的関連性、工学的応用可能性について考察を進める方針である。
また、細胞外マトリックスの性質をふまえたバイオマテリアル界面設計や個体由来の細胞組織表面の濡れ性評価を開始することができ、本研究を核とした新規課題の広がりに方向性を見出すことができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究拠点の移転があり、再整備に時間がかかっているため。

Strategy for Future Research Activity

研究拠点の再整備については目処が立ち、計画通り推進していく予定である。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (68 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 9 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 15 results,  Invited: 15 results) Book (1 results) Remarks (7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Integrating a Pipette Into a Robot Manipulator With Uncalibrated Vision and TCP for Liquid Handling2024

    • Author(s)
      Zhang Junbo、Wan Weiwei、Tanaka Nobuyuki、Fujita Miki、Takahashi Koichi、Harada Kensuke
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Automation Science and Engineering

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1109/tase.2023.3312657

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microenvironmental Analysis and Control for Local Cells under Confluent Conditions via a Capillary-Based Microfluidic Device2022

    • Author(s)
      Ota Nobutoshi、Tanaka Nobuyuki、Sato Asako、Shen Yigang、Yalikun Yaxiaer、Tanaka Yo
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 94 Issue: 47 Pages: 16299-16307

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c02815

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Continuous 3D particles manipulation based on cooling thermal convection2022

    • Author(s)
      Shen Yigang、Yuan Yapeng、Tang Tao、Ota Nobutoshi、Tanaka Nobuyuki、Hosokawa Yoichiroh、Yalikun Yaxiaer、Tanaka Yo
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: 358 Pages: 131511-131511

    • DOI

      10.1016/j.snb.2022.131511

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Human iPS cell derived RPE strips for secure delivery of graft cells at a target place with minimal surgical invasion2021

    • Author(s)
      Nishida Mitsuhiro、Tanaka Yuji、Tanaka Yo、Amaya Satoshi、Tanaka Nobuyuki、Uyama Hirofumi、Masuda Tomohiro、Onishi Akishi、Sho Junki、Yokota Satoshi、Takahashi Masayo、Mandai Michiko
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21421-21421

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00703-x

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 気体噴射液体排除によるバイオ界面の濡れ性ダイナミクス評価2021

    • Author(s)
      田中信行
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: -

    • NAID

      130008104190

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  • [Journal Article] Movement tracing and analysis of benthic sting ray (Dasyatis akajei) and electric ray (Narke japonica) toward seabed exploration2020

    • Author(s)
      Shun-ichi Funano, Nobuyuki Tanaka, Satoshi Amaya, Akira Hamano, Toyoki Sasakura, Yo Tanaka
    • Journal Title

      SN Applied Sciences

      Volume: 2 Issue: 12 Pages: 2142-2142

    • DOI

      10.1007/s42452-020-03967-6

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Area cooling enables thermal positioning and manipulation of single cells2020

    • Author(s)
      Shen Yigang、Yalikun Yaxiaer、Aishan Yusufu、Tanaka Nobuyuki、Sato Asako、Tanaka Yo
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: 20 Issue: 20 Pages: 3733-3743

    • DOI

      10.1039/d0lc00523a

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Vacuum microcasting of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer for stable cell patterning2020

    • Author(s)
      Tanaka Nobuyuki、Sekine Ryoji、Funano Shun-ichi、Sato Asako、Carretero Nuria Taberner、Ebisuya Miki、Tanaka Yo
    • Journal Title

      BioTechniques

      Volume: 69 Issue: 3 Pages: 171-177

    • DOI

      10.2144/btn-2020-0052

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Flow analysis on microcasting with degassed polydimethylsiloxane micro-channels for cell patterning with cross-linked albumin2020

    • Author(s)
      Shen Yigang、Tanaka Nobuyuki、Yamazoe Hironori、Furutani Shunsuke、Nagai Hidenori、Kawai Takayuki、Tanaka Yo
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: e0232518-e0232518

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0232518

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of the Hydration Process of Phospholipid-Mimetic Polymers Using Air-Injection-Mediated Liquid Exclusion Methods2020

    • Author(s)
      Katayama Risa、Tanaka Nobuyuki、Takagi Yusuke、Shiraishi Kohei、Tanaka Yo、Matsumoto Akikazu、Kojima Chie
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Issue: 20 Pages: 5626-5632

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00953

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] User‐friendly cell patterning methods using a polydimethylsiloxane mold with microchannels2020

    • Author(s)
      Funano Shun‐ichi、Tanaka Nobuyuki、Tanaka Yo
    • Journal Title

      Development, Growth & Differentiation

      Volume: 62 Issue: 3 Pages: 167-176

    • DOI

      10.1111/dgd.12637

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simple Isolation of Single Cell: Thin Glass Microfluidic Device for Observation of Isolated Single <i>Euglena gracilis</i> Cells2019

    • Author(s)
      OTA Nobutoshi、YALIKUN Yaxiaer、TANAKA Nobuyuki、SHEN Yigang、AISHAN Yusufu、NAGAHAMA Yuki、OIKAWA Minoru、TANAKA Yo
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 35 Issue: 5 Pages: 577-583

    • DOI

      10.2116/analsci.18P568

    • NAID

      130007644154

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2019-05-10
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An ultra-small fluid oscillation unit for pumping driven by self-organized three-dimensional bridging of pulsatile cardiomyocytes on elastic micro-piers2019

    • Author(s)
      Nobuyuki Tanaka, Tadahiro Yamashita, Yaxiaer Yalikun, Satoshi Amaya, Asako Sato, Viola Vogel, Yo Tanaka
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: - Pages: 256-264

    • DOI

      10.1016/j.snb.2019.04.087

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In-situ detection based on the biofilm hydrophilicity for environmental biofilm formation2019

    • Author(s)
      Tanaka, Nobuyuki Kogo, Takeshi Hirai, Nobumitsu Ogawa, Akiko Kanematsu, Hideyuki Takahara, Junko Awazu, Akane Fujita, Nobuko Haruzono, Yoshihide Ichida, Shunji Tanaka, Yo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8070-8081

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44167-6

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Interface analysis by deweting and rewetting2024

    • Author(s)
      Nobuyuki Tanaka
    • Organizer
      Seminar in National Taiwan University
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  • [Presentation] Biointerface analysis by deweting and rewetting2024

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      Nobuyuki Tanaka
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      Seminar in Ming Chi University of Technology
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  • [Presentation] Micro-nano Platform for Creating Biomicroenvironments2024

    • Author(s)
      Nobuyuki Tanaka
    • Organizer
      RIKEN Europe symposium 2024
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  • [Presentation] Digital Transformation Platform for Creating Biomicroenvironments2024

    • Author(s)
      Nobuyuki Tanaka
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      Seminar in HCS Pharma
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  • [Presentation] 超異分野を結ぶバイオ界面研究 ~分子からAI、ロボット、再生医療まで~2024

    • Author(s)
      田中信行
    • Organizer
      超異分野学会2024 東京・関東大会
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  • [Presentation] 気体噴射液体排除法によるバイオ界面の濡れ評価2023

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      第60回 日本伝熱シンポジウム
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  • [Presentation] DewettingとRewettingを介したバイオ界面の濡れ性評価2023

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      田中信行
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      第186回東海高分子研究会講演会
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  • [Presentation] 両親媒性高分子の気体噴射液体排除法による界面評価2023

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      田中信行、春園嘉英
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
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  • [Presentation] 気体噴射液体排除法に基づくバイオ界面の濡れ性評価2023

    • Author(s)
      田中信行、春園嘉英
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      超異分野学会2023 大阪大会
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  • [Presentation] Semantic segmentation using deep convolutional neural network towards trajectory tracking in dense cell population2023

    • Author(s)
      Nobuyuki Tanaka, Nobuko Fujita, Tadahiro Yamashita, Koichi Takahashi
    • Organizer
      6th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics (JSB2023)
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  • [Presentation] Gas-jet induced dewetting2023

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      Nobuyuki Tanaka, Yoshihide Haruzono
    • Organizer
      34th 2023 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Scienc
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  • [Presentation] 気体噴射液体排除法を使ったバイオ界面評価2023

    • Author(s)
      田中信行
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      2023年度繊維学会秋季研究発表会
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  • [Presentation] Cellular Wettability Assessment by Air-Injection-mediated Liquid Exclusion methods2023

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      Aifang Han; Nobuyuki Tanaka; Junko Takahara; Akane Awazu; Hiromitsu Nasu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
    • Organizer
      2022 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
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  • [Presentation] 指示棒の軌跡分類に基づくロボットの作業動作生成2022

    • Author(s)
      森山太貴、万偉偉、田中信行、原田研介
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  • [Presentation] Comparison of contact angle method and air-injection-mediated liquid exclusion method for wettability assessment of superhydrophobic surfaces2022

    • Author(s)
      Aifang Han, Nobuyuki Tanaka, Satoshi Amaya, Koki Yamamoto, Junko Takahara, Akane Awazu, Nobuko Fujita, Takeshi Itabashi, Atsuko H. Iwane, Hiromitsu Nasu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
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  • [Presentation] 液-気遷移によるバイオポリマー界面の機能性評価2022

    • Author(s)
      田中信行、児島千恵、春園嘉英、田中陽
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      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
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  • [Presentation] 低温接合法を用いた高屈折率ガラス基板の接合2022

    • Author(s)
      山本晃毅、太田亘俊、伊藤友理、田中信行、田中陽
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
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  • [Presentation] 新規濡れ性試験AILE法を用いた最先端の研究内容のご紹介2022

    • Author(s)
      田中信行
    • Organizer
      住化分析センターセミナー
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    • Invited
  • [Presentation] Highly feasible wettability assessment via air-injection-mediated liquid exclusion for plasma treatment-tuned superhydrophobic surfaces2022

    • Author(s)
      Aifang Han, Nobuyuki Tanaka, Satoshi Amaya, Koki Yamamoto, Junko Takahara, Akane Awazu, Nobuko Fujita, Takeshi Itabashi, Atsuko H. Iwane, Hiromitsu Nasu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
    • Organizer
      IUMRS International Conference of Young Researchers on Advanced Materials 2022
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  • [Presentation] 気体噴射液体排除によるユニークなバイオ界面評価2022

    • Author(s)
      田中信行
    • Organizer
      日本油化学会 界面実践講座2022
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  • [Presentation] Effect of dimethylsiloxane-co-ethylene oxide block copolymer addition into polydimethylsiloxane on the harvesting of collagen micropattern by microcasting2022

    • Author(s)
      Aifang Han, Nobuyuki Tanaka, Koki Yamamoto, Yo Tanaka
    • Organizer
      33rd 2022 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 空気噴射液体排除に基づくバイオ界面分析 -Wettioの効果的な利用法-2022

    • Author(s)
      田中信行
    • Organizer
      株式会社住化分析センター講演会
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  • [Presentation] 培養細胞組織の界面物性評価に向けた細胞外マトリックス観察2021

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      田中信行、佐藤麻子、藤田暢子、田中陽
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka
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  • [Presentation] ハイドロゲル表面の機能制御2021

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      秋元文、高穎、松川滉、西本泰平、中野雄斗、内村黎央、榎本孝文、李コウ、太田裕治、田中信行、吉田亮
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      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka
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  • [Presentation] 疎水性部位の異なるリン脂質模倣ポリマーの水膨潤挙動の解析2021

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      児島千恵、片山里紗、田中信行、田中陽、白石浩平、松本章一
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      第70回高分子討論会
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      第70回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] Polymer surface characterization by air-jet mediated wet/dry transition2021

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      Nobuyuki Tanaka, Asako Sato, Nobuko Fujita, Aifang Han, Risa Katayama,Akikazu Matsumoto, Chie Kojima, Nasu Hiromitsu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
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      32nd 2021 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biointerface characterization by air-jet mediated wet/dry transitions2021

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      Nobuyuki Tanaka, Asako Sato, Nobuko Fujita, Aifang Han, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
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      Biointerfaces International Conference (BIC) 2021
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      Nobuyuki Tanaka
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  • [Presentation] Surface wettabilities on different hyaluronic acid distribution in vitro2020

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      Nobuyuki Tanaka, Asako Sato, Nobuko Fujita, Yoshihide Haruzono, Hiromitsu Nasu, Yo Tanaka
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      45th Annual Meeting of the Japanese Society for Investigative Dermatology (JSID)
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      田中信行
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      田中信行
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      高 穎、秋元 文、田中 信行、Li Xiang、柴山 充弘、太田 裕治、小野田 実真、春園 嘉英、田中 陽、吉田 亮
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      第69回高分子学会年次大会
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      高穎, 秋元文, 田中信行, 李シャン, 柴山充弘, 小野田実真, 春園嘉英, 田中陽, Shyh-Chang Luo, Jhih-Guang Wu, 吉田亮
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    • Total Pages
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    • Inventor(s)
      高橋政代、田中佑治、田中陽、田中信行、天谷諭、西田光宏、万代道子
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
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Published: 2019-02-06   Modified: 2024-12-25  

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