2018 Fiscal Year Research-status Report
ウラン等の環境負荷元素をその場分析するスマートシステムの開発
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18KK0148
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
香西 直文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (80354877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山路 恵子 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00420076)
関根 由莉奈 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (00636912)
青柳 登 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (80446400)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロ流路 / 重金属センサー / 環境分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉛、カドミウム、水銀、ヒ素、ウランなどの環境負荷元素を誰でも簡易かつ高精度に測定出来るシステムを構築することは重要な課題である。本研究では、米国で先行するマイクロファブリケーション技術と有害金属の抽出、検出システムを融合することにより、環境中の微量な有害金属についてハイスループット分析システムを構築することを目的とする。計画初年度である平成３０年度は、当初の計画であるマイクロ流路デバイスの作成や、元素抽出、検出剤の開発に用いる試薬や実験設備を整備した。これにより、多数の元素を同時測定することが可能なマイクロ流路の試作実験を行えることが可能になった。実験環境の整備と共に、今までに知見を有するマイクロ流路、スマートデータ分析、有害金属吸着材等の技術について、本研究目的である重金属分析システムへの適用に向けた最適化の検討を行った。また、ナノファイバーから成るポリマーメンブレンを開発し、それらに鉛、カドミウム、水銀と呈色反応する試薬を担持させることで効果的に色の違いによりそれらの元素をppbオーダーでセンシングすることが可能であることを示唆する結果を得た。現時点では検出限界に向上の余地があるが、今までに開発を行ってきた吸着剤等をメンブレンに融合させることで検出限界を向上させることが可能である結果を得ている。以上のように、本年度においては実験設備の整備、スマート分析システムの実現に必要なマイクロ流路や吸着剤技術の最適化、さらに金属元素プローブを効果的に担持し得るポリマーメンブレンの開発を行い、システム構築に向けた重要な設備及び知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、分析に用いるマイクロ流路の作成や元素検出剤の最適化について結果を得ており、計画はおおむね順調に進展している。VISA等の取得制度の関係上、渡米スケジュールが遅れており、米国の研究グループと共同で開発予定の検出、可視化システムの構築が若干遅れている。しかし、その他の計画については順調に進んでいる。特に、流路上で分析を実現するためには元素プローブの担持が課題になるが、ポリマーナノファイバーからなるメンブレンの開発により簡易かつ低コストで分析システムが構築出来ることを示すデータを得ており、全体計画実現のための重要な結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度に整備した実験設備や得られた結果を基に、さらにシステム構築のための実験や鋭意検討を重ねていく。平成３１年度は主に、鉛、カドミウム、水銀、ヒ素、ウランに対して高感度に検出するための反応最適化や、それらと流路を組み合わせた反応システムを構築していく。また、実際の環境試料を用いた分析や試料から元素を抽出するための技術開発も進めていく。渡米スケジュールに若干の変更が生じたが、電話会議や各々の場所で遂行出来る開発から進めていくことで全体の計画は滞りなく遂行することが可能である。
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| Causes of Carryover |
VISA取得等の兼ね合いでH30年度に計画していた渡米をH31年度に変更したことにより、旅費等において次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額はH31年度に予定している渡米に係る費用として使用し、H31年度研究費は当初計画どおり米国での研究活動に係る費用及び日本において実施する実験等に係る費用として使用する。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Soft, skin-interfaced microfluidic systems with wireless, battery-free electronics for digital, real-time tracking of sweat loss and electrolyte composition2018
Author(s)
Sung Bong Kim, KunHyuck Lee, Milan S. Raj, Boram Lee, Jonathan T. Reeder, Jahyun Koo, Yurina Sekine, Jungil Choi, Yi Zhang, Jangryeol Yoon, Bong Hoon Kim, Yeojeong Yun, Seojin Lee, Jiho Shin, Jeonghyun Kim, Roozbeh Ghaffari, and John A. Rogers
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Journal Title
Small
Volume: 14
Pages: 1802876
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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