| Project/Area Number |
19K23498
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
矢菅 浩規 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (10844582)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2020-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 液滴 / 脂質二分子膜 / マイクロ構造 / 液滴ネットワーク / 微細加工 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、切り紙構造を用いて、「構造介在型液滴ネットワーク」の伸長や曲げといった変形を可能とすることを目的とする。近年、脂質分子に覆われた微小な油中水滴を接触させて形成した脂質二分子膜やこのように形成される液滴のネットワークを用いた、様々な機能的システムが報告されている。本研究では、マイクロ格子構造により機械的に安定化された構造介在型液滴ネットワークに対し、その構造部分に切り込みを導入することにより、その形状変形を可能とすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、微小な油中水滴を脂質二分子膜等で接続して形成される液滴のネットワーク中に、膜タンパク質等の生体分子を統合したセンサ等のシステムが研究されている。研究代表者等は、これまでの研究で、連結したピラーからなる格子構造を用いる事で各液滴を3次元で配列可能な液滴ネットワーク（構造介在型液滴ネットワーク）の構築方法を提案した。本研究では、構造的な工夫を施す事によって、構造介在型液滴ネットワークの機械特性を変調させる方法を検討した。具体的には、本来伸張しない紙に切込を入れる事で全体として伸長変形ができる“切り紙”のように、構造介在型液滴ネットワークの連結ピラー格子構造部分に構造的な工夫を施す事で、液滴ネットワークを伸張させる事が可能かを検討した。
連結ピラー格子構造が隙間なく配列した構造と、“切り紙”構造のように一部が取り除かれた構造の2種類を準備し、引張試験を行った。尚、連結ピラー格子構造は、UV硬化樹脂を材料として光造形方式の3Dプリンタで製作した。引張試験時、前者は伸張と共に大きな荷重が生じたのに対し，後者では緩やかな荷重の増加が確認された。また、構造崩壊が開始する伸びにおいても、構造工夫がある後者の方が、1.5 mm程度伸張可能である事が分かった。
続いて、アガロースゲルを含む連結ピラー格子構造2層を重ねた試験片の引張を行った。尚、連結ピラー構造中に硬化前のアガロース水溶液を満たし、界面活性剤を含む鉱油で置換する事で液滴を生成し、その後冷却する事で水溶液をゲル化した。引張試験では、全体の9%程度の引張を実証した。
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