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w/oエマルションを利用した反応システムの流体集積回路化

研究課題

研究課題/領域番号 15360440
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

桂 進司  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (10260598)

研究分担者 水野 彰  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (20144199)
澤田 和明  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (40235461)
高島 和則  豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (60303707)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,600千円 (直接経費: 15,600千円)
2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2003年度: 12,400千円 (直接経費: 12,400千円)
キーワードマイクロチャンネル / マイクロリアクター / 静電気的操作 / 液滴 / 微小化 / マイクロポンプ / PCR / W / Oエマルション / 静電霧化現象 / EHD / 水滴
研究概要

本研究で対象とした油中水滴型マイクロリアクターとは油中に分散した水滴のひとつひとつを小さなリアクターとして作用させる反応系である。まず、その反応系をマイクロチャンネル内で実現するために、その中で液滴の生成あるいは分裂・サイズ変化の方法を検討し、さらに、マイクロチャンネル内での送液を制御するために電界を用いたマイクロポンプ機構について検討を行った。
まず、部分的に疎水化したマイクロチャンネル内で水-油の界面を形成し、その形成した水-油界面から静電霧化によって水滴を油中に生成する方法について検討した。その結果、直流電圧を印加することにより水-油界面にて静電霧化によって水滴が形成された。さらに、マイクロチャンネル中の液滴に交流高電界を作用させることにより、元の液滴を微小化できることを示した。次に、可動部のないポンプを開発することを目指して、交流電界と赤外線レーザーによるマイクロポンプ機構の検討を行った。その結果、交流電圧を印加した電極の近傍に、レーザー焦点を置くことで水溶液に流れを発生させられることを示した。
また、エマルションの反応系の生化学反応への応用として、W/O(water-in-oil)エマルションを用いた1分子PCR(polymerase chain reaction)法を検討した。この手法によりDNA, RNAともに1分子からPCR増幅できることを示したが、これらの実験系では機械的な手法によりエマルションを作成していたので、反応容積を下げることが困難であり、また、試料の汚染が起こりやすいという問題点を抱えていた。そこで、マイクロチューブ内において、静電気的にW/Oエマルションを作製する方法を開発し、電界を用いて試料溶液と攪拌部を接触させずに、微小容量、例えば100μlの菜種油と5μlの水溶液で乳化が可能であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (25件) 産業財産権 (2件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] 電界を用いた乳化法の開発とその応用2006

    • 著者名/発表者名
      中野道彦, 國谷彩, 高島和則, 桂進司, 水野彰
    • 雑誌名

      静電気学会誌 30

      ページ: 26-31

    • NAID

      10017283974

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrostatic Emulsification by AC electric Field and Biological Application2006

    • 著者名/発表者名
      M.Nakano, S.Kunitani, K.Takashima, S.Katsura, A.Mizuno
    • 雑誌名

      J.Inst.Elexctrostat.Jpn. 30

      ページ: 26-31

    • NAID

      10017283974

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-molecule Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction using Water-in-oil Emulsion2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nakano, N.Nakai, H.Kurita, J.Komatsu, K.Takashima, S.Katsura, A.Mizuno
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Biotechnology 99

      ページ: 293-295

    • NAID

      110002695662

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrostatic water droplet formation in oil in microchannel system2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nakano, K.Takashima, S.Katsura, A.Mizuno
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering of Japan 38

      ページ: 918-921

    • NAID

      130000019429

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Adapter Polymerase Chain Reaction for Single Molecule Amplification2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nakano, J.Komatsu, H.Kurita, H.Yasuda, S.Katsura, A.Mizuno
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Biotechnology 100

      ページ: 216-218

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Opto-Electrostatic Micro-Pump using a Focused Laser in a High-Frequency Electric Field2005

    • 著者名/発表者名
      Michihiko Nakano, Shinji Katsura, Gerard Touchard, Kazunori Takashima, Akira Mizuno
    • 雑誌名

      Proceedings of 2005 IEEE Industry Applications Conference, 40th IAS Annual Meeting

      ページ: 2189-2193

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stretching of T4 and Lambda DNA molecule by flow induced by laser and AC voltage2005

    • 著者名/発表者名
      Michihiko Nakano, Shinji Katsura, Akira Mizuno
    • 雑誌名

      Fifth International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2005)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-Molecule Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction Using Water-In-Oil emulsion2005

    • 著者名/発表者名
      NAKANO M., NAKAI N., KURITA H., KOMATSU J., TAKASHIMA K., KATSURA S., MIZUNO A.
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering 99

      ページ: 293-295

    • NAID

      110002695662

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Opto-Electrostatic Micro-Pump using a Focused Laser in a High-Frequency Electric Field2005

    • 著者名/発表者名
      Michiko Nakano, Shinji Katsura, Gerard Touchard, Kazunori Takashima, Akira Mizuno
    • 雑誌名

      Proceedings of 2005 IEEE Industry Applications Conference, 40th IAS Annual Meeting

      ページ: 2189-2193

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stretching of T4 and Lambda DNA molecule by flow induced by laser and AC voltage2005

    • 著者名/発表者名
      Michiko Nakano, Shinji Katsura, Akira Mizuno
    • 雑誌名

      Fifth International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2005) PI-06

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] tretching of T4 and Lambda DNA molecule by flow induced by laser and AC voltage2005

    • 著者名/発表者名
      Michihiko Nakano, Shinji Katsura, Akira Mizuno
    • 雑誌名

      Fifth International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2005)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of apparent AC transport losses in cylindrical conductors composed of superconductor tapes2005

    • 著者名/発表者名
      R.Inada, Y.Nakamura, A.Oota, T.Fukunaga
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication and transport current property of directionally solidified Y123 thin fiber2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakamura, T.Misu, Y.Ooishi, R.Inada, A.Oota
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of initial composition of precursor powder on transport properties of Ag-Cu alloy sheathed Bi2223 tapes2005

    • 著者名/発表者名
      S.Nakashima, M.Saigo, R.Inada, Y.Nakamura, A.Oota
    • 雑誌名

      Physica C (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Total AC losses in Ag-sheathed Bi2223 tapes with different filament arrangements in AC longitudinal magnetic field2005

    • 著者名/発表者名
      R.Inada, H.Kimura, K.Tateyama, Y.Nakamura, A.Oota.P.X.Zhang
    • 雑誌名

      Physica C (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of pulling rate on transport properties of directionally solidified Y123 superconducting fiber2005

    • 著者名/発表者名
      T.Misu, Y.Ooishi, R.Inada, Y.Nakamura, A.Oota
    • 雑誌名

      Physica C (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of growth anisotropy on the morphology and property of directionally solidified RE1232005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakamura, A.Shibusawa, Y.Ooishi, T.Misu, R.Inada, A.Oota
    • 雑誌名

      Physica C (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of tape width on AC transport losses in cylindrically assembled conductors with superconductor tapes with large aspect ratio2005

    • 著者名/発表者名
      R.Inada, Y.Nakamura, A.Oota, T.Fukunaga
    • 雑誌名

      Physica C (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrostatic droplet-formation in water/oil flow in a microchannel system2004

    • 著者名/発表者名
      Nakano M., Nakai N., Inoue M., Takashima K., Katsura S., Nuzuno A.
    • 雑誌名

      Proceeding of 39th Annual Meeting, IEEE/IAS 2004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] INJECTION OF WATER DROPLET INTO OIL AT T-JUNCTION OF MICROCHANNEL BY D.C. HIGH ELECTRIC FIELD2004

    • 著者名/発表者名
      Nakano M., Nakai N., Takashima K., Katsura S., Mizuno A.
    • 雑誌名

      Book of Abstracts of "17^th International Symposium on Microscale Separations and Capillary Electrophoresis, HPCE2004"

      ページ: 192-192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrostatic droplet-formation in water/oil flow in a microchannel system2004

    • 著者名/発表者名
      Nakano M., Nakai N., Inoue M., Takashima K., Katsura S., Mizuno A.
    • 雑誌名

      Proceedings of 39th Annual Meeting, IEEE/IAS 2004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] INJECTION OF WATER DROPLET INTO OIL AT T-JUNCTION OF MICROCHANNEL BY D.C. HIGH ELECTRIC FIELD2004

    • 著者名/発表者名
      Nakano M., Nakai N., Takashima K., Katsura S., Mizuno A.
    • 雑誌名

      Book of Abstracts of "17th International Symposium on Microscale Separations and Capillary Electrophoresis, HPCE2004." 192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] AC transport self-field losses for cylindrical conductors composed of Ag-sheathed Bi2223 tapes2004

    • 著者名/発表者名
      R.Inada, S.Sakamoto, Y.Nakamura, A.Oota, T.Fukunaga, P.X.Zhang
    • 雑誌名

      Institute of Physics Conference Series 181

      ページ: 2066-2072

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 電界を用いた乳化法の開発とその応用

    • 著者名/発表者名
      中野道彦, 國谷彩, 高島和則, 桂進司, 水野彰
    • 雑誌名

      静電気学会誌 印刷中

    • NAID

      10017283974

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-Molecule Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction Using Water-In-Oil emulsion

    • 著者名/発表者名
      NAKANO M., NAKAI N., KURITA H., KOMATSU J., TAKASHIMA K., KATSURA S., MIZUNO A.
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering In press

    • NAID

      110002695662

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 電気乳化法2005

    • 発明者名
      水野彰, 桂進司, 中野道彦
    • 権利者名
      豊橋技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2005-234054
    • 出願年月日
      2005-08-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] レーザーと電界を用いた微小ポンプ2005

    • 発明者名
      水野彰, 桂進司, 中野道彦
    • 権利者名
      豊橋技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2005-287462
    • 出願年月日
      2005-09-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakano M., Nakai N., Takashima K., Katsura S., Mizuno A.: "INJECTION OF WATER DROPLET INTO OIL AT T-JUNCTION OF MICROCHANNEL BY D.C.HIGH ELECTRIC FIELD"Book of Abstracts of "17^<th> International Symposium on Microscale Separations and Capillary Electrophoresis, HPCE2004.". 192 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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