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界面物理制御を用いた高速マイクロリアクターの開発

Research Project

Project/Area Number 13J10236
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology (2014)
The University of Tokyo (2013)

Principal Investigator

福山 真央  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013 – 2014
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsマイクロ化学分析 / マイクロ液滴 / ナノ液滴 / 選択的濃縮 / 液液界面 / 電気化学 / 自然乳化
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、マイクロ流体デバイス内で生成した数百ナノメートルサイズの液滴(ナノ液滴)を用い、新たな微少量分析操作の開発を目的としている。本年度は、前年度に開発した自然乳化を利用したナノ液滴生成法を利用した、新たな選択的濃縮法の開発を目指した。
1. ナノ液滴生成を利用したマイクロ液滴内包物の選択的濃縮法の開発
前年度に、非イオン性界面活性剤(Span 80)を含む有機相中にマイクロ水滴を生成すると、マイクロ水滴からミセルへと水が分配し、マイクロ水滴界面から100 nm程度のナノ水滴が生成する(自然乳化)現象を見出した。この現象を利用し、マイクロ水滴内包物の濃縮が可能であると考えた。蛍光色素を含む40μm径のマイクロ水滴を用意し、自然乳化に伴うマイクロ水滴縮小と、マイクロ水滴内の蛍光強度の液滴径依存を観察した。その結果、親水性またはサイズの大きい分子はマイクロ水滴内に濃縮することが判明した。親水性の高いスルホローダミンを用いた場合、500倍に濃縮されることが分かった。また、サイズが小さく疎水性の分子はナノ水滴に分配し、マイクロ水滴内に濃縮されないことが分かった。
2. 新規選択的濃縮法の生化学分析への応用可能性実証
上記濃縮法の生化学分析への応用として、ビオチン・アビジンを利用したbound complex/ free ligand(B/F)分離を実証した。
以上の成果は、マイクロ液滴を利用した微少量分析操作システムにおいてボトルネックであった、液滴内包物検出の感度向上を可能にすると期待する。これまで、マイクロ液滴は微少量試料分析のための反応場として注目を集めている一方で、液滴の光路長の短さと試料量の少なさゆえに、その内包物の検出法が限られていた。本研究の選択的濃縮法により、液滴内包物の検出法の自由度が向上し、より柔軟な微少量試料分析システムの開発が可能になると期待する。

Research Progress Status

本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Microfluidic Selective Concentration of Microdroplet Contents by Spontaneous Emulsification2015

    • Author(s)
      Mao Fukuyama and Akihide Hibara
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 87 Issue: 7 Pages: 3562-3565

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.5b00155

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] マイクロ液滴操作と分析2015

    • Author(s)
      福山真央、火原彰秀
    • Journal Title

      ぶんせき

      Volume: 1 Pages: 8-12

    • NAID

      120006582394

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Condensation and Separation of Microdroplet Contents by Nanodroplet Formation2014

    • Author(s)
      Mao Fukuyama and Akihide Hibara
    • Journal Title

      Proceedings of MiroTAS

      Pages: 226-224

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微小体積を活用する化学研究2014

    • Author(s)
      福山真央、火原彰秀
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 67 Pages: 509-509

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Measurement of vibrational spectrum of liquid using monochromated scanning transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy2014

    • Author(s)
      Tomohiro Miyata, Mao Fukuyama, Akihide Hibara, Eiji Okunishi, Masaki Mukai and Teruyasu Mizoguchi.
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 63 Issue: 5 Pages: 377-382

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfu023

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High throughput nanodroplet generation by using spontaneous emulsification2013

    • Author(s)
      M. Fukuyama and A. Hibara
    • Journal Title

      Conference proceedings of MicroTAS 2013

      Pages: 729-731

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Millisecond Electrochemical Measurement of Interfacial Tension in Two- Phase Microflow2014

    • Author(s)
      Mao Fukuyama, Yumi Yoshida, Jan C.T. Eiikel, and Akihide Hibara
    • Organizer
      14th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis
    • Place of Presentation
      京都大学(京都)
    • Year and Date
      2014-12-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 界面活性剤吸着による電気化学容量変化とマイクロ液滴界面張力測定2014

    • Author(s)
      福山真央、吉田裕美、火原彰秀
    • Organizer
      第60回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学(京都)
    • Year and Date
      2014-11-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Condensation and Separation of Microdroplet Contents by Nanodroplet Formation2014

    • Author(s)
      Mao Fukuyama and Akihide Hibara.
    • Organizer
      The 18th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Science
    • Place of Presentation
      Henry B. Gonzalez Convention Center, San Antonio. USA
    • Year and Date
      2014-10-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ液滴自然乳化を利用した分離法2014

    • Author(s)
      福山真央, 火原彰秀
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第30回研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2014-10-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 液液界面電気化学測定を利用したマイクロ液滴生成中の界面張力解析2014

    • Author(s)
      福山真央, 吉田裕美, Jan C.I. Eijkel, A. van den Berg, 火原彰秀
    • Organizer
      日本分析化学会第63回年会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島)
    • Year and Date
      2014-09-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Salt Effects on Microdroplet Spontaneous Emulsification2014

    • Author(s)
      Junpei Yasukawa, Mao Fukuyama and Akihide Hibara.
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2014
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(東京)
    • Year and Date
      2014-09-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrochemical Measurement of the Interfacial Tension during Single Microdroplet Formation2014

    • Author(s)
      Mao Fukuyama, Yumi Yoshida and Akihide Hibara
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
    • Place of Presentation
      Grand Copthorne Waterfront Hotel, Singapore
    • Year and Date
      2014-06-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然乳化により生成したナノ液滴とマイクロ液滴間の分配特性評価2014

    • Author(s)
      福山真央、火原彰秀
    • Organizer
      第81回日本分析化学会有機微量分析研究懇談会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京)
    • Year and Date
      2014-06-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ流体自然乳化を用いる液滴ナノ空間生成2014

    • Author(s)
      福山真央、火原彰秀
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第29回研究会
    • Place of Presentation
      日本女子大学(東京)
    • Year and Date
      2014-05-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小液液界面の電気化学容量測定に基づくマイクロ液滴生成過程解析2014

    • Author(s)
      福山真央, 火原彰秀
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学、愛知
    • Year and Date
      2014-03-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ液滴界面における自然乳化速度の高速カメラ画像解析2013

    • Author(s)
      福山真央, 火原彰秀
    • Organizer
      日本分析化学会第62回年会
    • Place of Presentation
      近畿大学、大阪
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然乳化によるオンライン液滴濃縮法のための流体力学条件検討2013

    • Author(s)
      福山真央, 火原彰秀
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第27回研究会
    • Place of Presentation
      東北大学、宮城
    • Year and Date
      2013-06-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然乳化を利用したオンラインマイクロ液滴濃縮法2013

    • Author(s)
      福山真央, 火原彰秀
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学、北海道
    • Year and Date
      2013-05-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chemistry.titech.ac.jp/~okada/publication.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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