| Project/Area Number |
19K15413
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Kai Hiroyuki 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (00760167)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | マイクロニードル / 多孔質モノリス / 無電解めっき / バイオセンサ / 開放型マイクロ流路 / フラクタル / 自由表面流れ / ウェアラブルセンサ / 開放型流路 / 多孔質材料 / 表面濡れ性 / 流体解析 / 自己組織化単分子膜 / 無電解金めっき / 皮膚間質液 / 汗 / マイクロ流路 / 濡れ性 |
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| Outline of Research at the Start |
表面濡れ性をマイクロスケールで制御した材料を構築し、生体表面から効率的に体液を取得するデバイスを開発する。皮膚に浅く刺入して連続多孔質構造の毛細管現象により液体を効率的に吸収する多孔質マイクロニードルや、表面濡れ性の形状勾配の階層的な分岐パターンの「フラクタル流路」によって微小な水滴を瞬時に収集可能な液滴収集フィルムを用いて，生体表面における皮膚間質液や汗の高効率（高速・多量）な採取を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Microfluidic materials and devices for collecting and analyzing minute liquid samples were developed. First, the highly sensitive glucose sensor with a porous microneedle electrode was developed, and it was revealed that the porous structure contributes to the high sensitivity. Second, a numerical analysis workflow for structural optimization of fractal open microfluidic channels was established and new materials suitable for the fabrication of the channels were investigated.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
多孔質マイクロニードル電極による高感度な化学センシングやフラクタル開放型流路による微小液滴の効率的収集は、微小な生体試料のセンシングの方法を開拓するという観点で分析化学や生体医工学分野に一石を投じるものである。さらに、将来的に実現が期待される、生体状態の低侵襲なモニタリングやポイント・オブ・ケア検査の基盤となるものである。
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