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μTASを実現化するマイクロ流体デバイスの好適原理及び構造の創成

Research Project

Project/Area Number 04J01152
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionOsaka University (2006)
Kyoto University (2004-2005)

Principal Investigator

新宅 博文  大阪大学, 基礎工学研究科, 助手

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsマイクロチャネル / 液体微粒化 / 液滴 / マイクロバブル / 微細加工技術 / μTAS / micro fluidics / microchannel / micromixer / atomization / multiphase flow / numerical calculation / droplet
Research Abstract

生化学分析を微小なチップ上で実現するμTAS(Micro Total Analysis Systems)に関する研究が近年盛んに行われている.本研究では,μTASの基盤技術となるマイクロ流体デバイスの好適原理・好適機構を構築することを目指し,マイクロ流路における混相流について研究を行った.
本年度では,前年度まで研究を進めてきた微小液滴生成技術を応用し,生体細胞のカプセル化技術を構築した.構築した方法では,微小液滴の溶液としてアルギン酸ナトリウムおよび生体細胞を混合した溶液を使用し,まず生体細胞を含む微小液滴を生成する.そして,生体細胞を含む微小液滴とカルシウムイオンを含む液滴をマイクロ流路内部で合体させることにより,液滴をゲル化させ,カプセルを生成する.以上の方法により,直径100μm程度の生体細胞を含むカプセルを連続的に生成できる流体システムを構築した.
また,微小液滴の生成モデルに基づいて,カプセルの生成機構を考察し,カプセル形状の最適化を行った.構築した生体細胞のカプセル化技術では,マイクロ流路内部で液滴を合体させるため,液滴にマイクロ流路の流体力学的な壁面効果が加わり,最終的なカプセル形状が球形とならない.そこで,液滴を合体させる位置より下流においてマイクロ流路の壁面効果を軽減する様に,マイクロ流路形状を最適化した.最適化したマイクロ流路を用いて実験を行ったところ,カプセルの形状は改善され,変形量の小さなカプセルが生成できることを示した.
さらに,微小液滴生成技術を応用して,微小気泡生成技術を構築した.そして,構築した微小気泡生成技術により,直径100μm〜200μm程度の気泡を生成することが可能であることを示した.また,微小液滴の生成モデルを微小気泡生成モデルへ拡張し,流速の条件やマイクロ流路の流体力学的壁面効果が微小気泡の直径に与える影響について詳細に明らかにした.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (10 results)

  • [Journal Article] Improving the Performance of a Traveling Wave Micropump for Fluid Transport in Micro Total Analysis Systems2006

    • Author(s)
      Takaaki Suzuki, Isaku Kanno, Hidetoshi Hata, Hirofumi Shintaku, Satoyuki Kawano, Hidetoshi Kotera
    • Journal Title

      Complex Medical Engineering

      Pages: 3-12

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    • Author(s)
      新宅博文, 川野聡恭, 鈴木孝明, 神野伊策, 小寺秀俊
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編) 第71巻708号

      Pages: 2007-2012

    • NAID

      130004080926

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  • [Journal Article] 圧電アクチュエータを用いた進行波型バルブレスマイクロポンプの開発2005

    • Author(s)
      鈴木孝明, 秦秀敏, 新宅博文, 神野伊策, 小寺秀俊
    • Journal Title

      日本AEM学会誌 Vol.13No.4

      Pages: 310-315

    • NAID

      110004056681

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    • Author(s)
      新宅, 川野, 神野, 小寺
    • Journal Title

      日本機械学会論文集B編 71-701

      Pages: 111-116

    • NAID

      110005051377

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  • [Journal Article] 極低レイノルズ数流れにおける脈動を用いた混合法2005

    • Author(s)
      新宅, 川野, 神野, 小寺
    • Journal Title

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      Pages: 67-68

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      新宅, 川野, 山地, 神野, 小寺
    • Journal Title

      日本機械学会 2004年度年次大会 講演論文集 Vol.2

      Pages: 69-70

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      日本機械学会関西支部 第80期定時講演会 京都3月 No.054-1

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      IIP2005 情報・知能・精密機器部門講演会 東京3月 No.05-6

      Pages: 90-92

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      T.Suzuki, S.Kawano, I.Kanno, H.Shintaku, S.Yakuchiji, H.Kotera
    • Journal Title

      Proceedings of mTAS2004, 8^<th> international conference on miniaturized systems in chemistry and life sciences

      Pages: 234-236

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    • Author(s)
      Hirofumi Shintaku, Takeo Kuwabara, Satoyuki Kawano, Takaaki Suzuki, Isaku Kanno, Hidetoshi Kotera
    • Journal Title

      Microsystem Technologies (In press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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