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医療診断向けPaperMEMS技術の創出に関する研究

Research Project

Project/Area Number 21651061
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

三宅 亮  広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (50417052)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Keywords紙 / MEMS / マイクロ流体 / 医療診断
Research Abstract

本研究はMEMS技術による使い捨て診断チップが医療診断分野へ本格的に普及し大量に利用される際に大きな問題となる医療廃棄物としての課題を解決し、かつ低コストの特長も備えた「紙」を基材とした診断チップの新しい製造・デバイス技術-医療診断向けPaper MEMS技術の創出に関するものである。Paper MEMS診断チップを実現するためには(1)定量性・液状試薬適用性、(2)前処理等も含めた全自動化という課題を克服する必要がある。本研究期間においては課題(2)前処理等も含めた全自動化のために、紙の吸水性を利用した送液方法などを試行し簡易かつ上記製造工程で実装可能な流体アクチュエータ技術を開発することを目的とした。まず紙の吸水性を利用してマイクロ流路内の液体を吸引する方法を試みたが紙組成のばらつきから流量安定性に欠けることが判明したため、マイクロインプリントにより多数に分岐したマイクロ流路網を設け、その毛細管力にて吸引する方法を提案した。また多様な物性の試薬や試料においても同等の吸引速度を得るために、吸引専用の駆動液に分節空気を介して試薬・試料を吸引する方法を提案した。そのため吸水性ポリマーを練り込んだ機能性紙材及びその製法を新たに開発し、ポリマーの膨張により一定時間後に導入口が自動で閉まる構造を開発した(世界初、特許出願済)。平成21年度に開発したモデルベースによる流動解析手法と実験検討により流路寸法と毛細管力による吸引流量の関係を評価(300μm幅のマイクロ流路→流速~10mm/s、14流路で10μL/s以上)し、それを基に分岐流路を備えたアクチュエータ評価用チップを設計・試作(50μm幅のマイクロ流路×32分岐)した後、実際に試作・評価したところ、駆動液にて多種の物性の液を安定して吸引可能であることを確認した。なお本研究成果を受けて次のステップとして、H23年度には、インクジェットプリンタを改良し自動での試薬・試料のシーケンス駆動を行う方式の開発、また紙チップ上に光計測セル、電気化学センサの構成技術について研究を継続中である。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2010 2009

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Paper MEMS chip for ink-jet printer-hke clinicalauto analyzer2010

    • Author(s)
      R.Miyake, S.Okabe, K.Sakamoto, Y.Murakami, T.Ishikawa
    • Journal Title

      Proc.of 14th Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences

      Volume: (CD-ROM)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly practical, model-based simulation platform for integrated micro-fluid circuit2010

    • Author(s)
      R.Miyake, S.Okabe, H.Tsudome, Y.Endo, K.Mawatari, T.Kitamori
    • Journal Title

      Proc.of 14th Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences

      Volume: (CD-ROM)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 医療検査向けペーペーマイクロ分析チップの開発2010

    • Author(s)
      岡部修吾、三宅亮、石川智弘、村上裕二、坂本憲児
    • Journal Title

      第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集

      Volume: 1 Pages: 167-168

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] マイクロ流体回路のためのモデルベース型流動解析手法の構築2010

    • Author(s)
      三宅亮、岡部修吾、津留英一、遠藤喜重、馬渡和馬、北森武彦
    • Journal Title

      第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集

      Volume: 1 Pages: 53-54

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] モデルベース解析による弾性マイクロ流路内液体挙動の予測2010

    • Author(s)
      三宅亮
    • Organizer
      CHEMINAS 21th
    • Place of Presentation
      東京大学小柴ホール
    • Year and Date
      2010-06-10
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ流体ネットワークのモデルベース動的解析2009

    • Author(s)
      三宅亮
    • Organizer
      CHEMINAS 20th
    • Place of Presentation
      石川四高記念文化交流館 (石川県)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造方法2010

    • Inventor(s)
      三宅亮, 他3名
    • Industrial Property Rights Holder
      広島大学
    • Industrial Property Number
      2010-190124
    • Filing Date
      2010-08-26
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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