クロススリット型マイクロ乳化プロセス技術の基盤研究
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20H02512
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27020:Chemical reaction and process system engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西迫 貴志 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10431983)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | マイクロプロセス |
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| Outline of Research at the Start |
マイクロ流路の分岐構造を用いた液滴生成（乳化）法は，様々な新奇機能性材料を研究室にて創出してきた．しかし単一流路の極めて低い生産性と，既存の集積化マイクロ流路の複雑さ・取扱い辛さのため，本手法は生産技術として幅広く利用されるには到っていない．
そこで本研究では，研究代表者が近年考案した，マイクロ流路アレイとスリット状流路の組合せによる，クロススリット型マイクロ乳化技術の基盤研究を実施する．3次元流体解析，微細加工，液滴・粒子生成試験，を連携して実施することで，上記クロススリット構造における液滴生成機構を解明し，本プロセスを単分散液滴および粒子の生産技術として展開するための研究基盤を確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は以下を実施した．
（１）スリットデバイスの作製：シリコーン樹脂（polydimethylsiloxane, PDMS）流路のさらなる微小化および並列本数の増加のために，これまでに用いていたフィルム型マスクとマスクアライナを組み合わせたフォトリソグラフィに替えて，より高解像度な露光を可能とするマスクレス露光装置を用いたフォトリソグラフィを実施した．ネガ型フォトレジストSU-8 3005を用い，幅，高さがともに数um～10umの凸型の並列構造を作製し，PDMSに転写することでチップの作製を行った．一方，スリット部品については，多相液滴や機能性粒子の生成用に，4本以上のスリットを有するステンレス製の部品を機械加工によって作製した．PDMSチップとスリット部品は従来通り，酸素プラズマ処理によって互いに貼り合わせて使用した．
（２）機能性液滴・粒子生成試験：上記手法により作製したデバイスを用いた各種液滴生成試験を行った．4スリットを有するPDMS-ステンレスデバイスに，第1分散相としてアクリルモノマー，第2分散相としてシリコーンオイル，連続相としてPVA水溶液を導入して，ヤヌス型あるいはコアシェル型の二相液滴を生成し，重合処理を介して非球形粒子あるいはカプセル状の粒子が得られることを確認した．さらに，分散相としてアルギン酸ナトリウム水溶液，連続相としてコーン油を送液するのに加え，塩化カルシウム水溶液とコーン油中に分散した油中水型エマルションを送液し，スリット内部でイオン交換反応により，アルギン酸カルシウムゲル粒子を作製できることを確認した．さらに，生細胞を当該ゲル粒子に担持させられることを確認した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(12 results)
