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光熱変換光位相差検出法によるマイクロ分光光度計の実現と一細胞スペクトル計測

研究課題

研究課題/領域番号 17H04883
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 分析化学
研究機関東京大学

研究代表者

清水 久史  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (60631281)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードマイクロ流体デバイス / 光熱変換検出 / 光熱変換分光 / 非蛍光検出 / マイクロ流体工学 / 光ファイバー / 光熱変換分光法 / 吸光光度法 / マイクロ流体チップ / 光熱変換 / 吸光光度計 / 吸収スペクトル / 吸光度分析 / 単一細胞分析
研究成果の概要

化学やバイオ、医療分野における研究ツールとしてマイクロ流体デバイスが普及してきたが、微小空間では吸光光度法を用いて光吸収を直接測定するのが難しい。そこで試料が光を吸収した際に発生する熱を検出する光熱変換分光法が研究されてきたが、吸収スペクトルの測定ができなかった。そこで、研究代表者らが開発してきた光熱変換光位相差(POPS)検出をもとに、光ファイバを用いた干渉計をマイクロ流体デバイス内に構築した。ガラス基板上に、フッ酸およびプラズマエッチングを用いて測定用流路と光ファイバを挿入するガイドを作製し、干渉計として動作することを確認した。さらに、原理検証としてレーザー光源を用いた信号検出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ガラス製マイクロ流体デバイスに光ファイバを用いた検出光学系を集積化することに初めて成功した。本研究で用いた干渉光学系はもちろん、より単純な熱レンズ検出光学系の集積化も期待できる。本研究実施中に並行して進めていたマイクロ流体化学プラントの研究が大きく進展したことから、プラントが正常に稼働していることの確認や、生産したポリマーや高機能化成品の品質評価などに応用できる可能性が生まれている。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Photothermal spectroscopy and micro/nanofluidics2022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Hisashi、Chen Chihchen、Tsuyama Yoshiyuki、Tsukahara Takehiko、Kitamori Takehiko
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 132 号: 6 ページ: 060902-060902

    • DOI

      10.1063/5.0097665

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical modeling of photothermal effect in nanofluidic channels2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Hisashi、Kitamori Takehiko
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 25 号: 7 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1007/s10404-021-02458-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Review of ultrasensitive readout for micro-/nanofluidic devices by thermal lens microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Chihchen、Shimizu Hisashi、Kitamori Takehiko
    • 雑誌名

      Journal of Optical Microsystems

      巻: 1 号: 02 ページ: 020901-020901

    • DOI

      10.1117/1.jom.1.2.020901

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF PHOTOTHERMAL EFFECT IN NANOFLUIDIC CHANNELS2021

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Shimizu and Takehiko Kitamori
    • 雑誌名

      Proceedings of MicroTAS 2021

      巻: 1 ページ: 1557-1558

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advances in Label-Free Detections for Nanofluidic Analytical Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Thu Hac Huong Le, Hisashi Shimizu, Kyojiro Morikawa
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 号: 10 ページ: 885-885

    • DOI

      10.3390/mi11100885

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrasensitive detection of nonlabelled bovine serum albumin using photothermal optical phase shift detection with UV excitation2020

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Hisashi、Takeda Shigenori、Mawatari Kazuma、Kitamori Takehiko
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 145 号: 7 ページ: 2580-2585

    • DOI

      10.1039/d0an00037j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PHOTOTHERMAL OPTICAL PHASE SHIFT DETECTION USING OPTICAL FIBER2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Wada, Hisashi Shimizu, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
    • 雑誌名

      Proceedings of MicroTAS 2018

      巻: 1 ページ: 964-965

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Wavelength-Tunable Photothermal Optical Phase Shift Detection Device2017

    • 著者名/発表者名
      F. Sugino, H. Shimizu, M. Sakakura, K. Miura, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 雑誌名

      Proceedings of MicroTAS 2017

      巻: 1 ページ: 569-570

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ON-GLASSCHIP INTEGRATION OF PHOTONICS FOR PHOTOTHERMAL OPTICAL PHASE SHIFT DETECTION2017

    • 著者名/発表者名
      K. Miyake, H. Shimizu, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 雑誌名

      Proceedings of MicroTAS 2017

      巻: 1 ページ: 563-564

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF PHOTOTHERMAL EFFECT IN NANOFLUIDIC CHANNELS2021

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Shimizu and Takehiko Kitamori
    • 学会等名
      MicroTAS 2021
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有限要素法によるナノ流路内の光熱変換現象の数値解析2021

    • 著者名/発表者名
      清水久史、北森武彦
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第43回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PHOTOTHERMAL OPTICAL PHASE SHIFT DETECTION USING OPTICAL FIBER2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Wada, Hisashi Shimizu, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
    • 学会等名
      22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ空間における吸光度分析に向けた波長可変光熱変換光位相差検出デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      杉野文俊、清水久史、坂倉政明、三浦清貴、馬渡和真、北森武彦
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Planar integration of photothermal detection device using optical fiber2017

    • 著者名/発表者名
      H. Shimizu, K. Miyake, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 学会等名
      9th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ON-GLASSCHIP INTEGRATION OF PHOTONICS FOR PHOTOTHERMAL OPTICAL PHASE SHIFT DETECTION2017

    • 著者名/発表者名
      K. Miyake, H. Shimizu, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PHOTOTHERMAL OPTICAL PHASE SHIFT DETECTION DEVICE FOR MEASUREMENT OF ABSORPTION SPECTRUM IN MICROSPACE2017

    • 著者名/発表者名
      F. Sugino, H. Shimizu, M. Sakakura, K. Miura, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Wavelength-Tunable Photothermal Optical Phase Shift Detection Device2017

    • 著者名/発表者名
      F. Sugino, H. Shimizu, M. Sakakura, K. Miura, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 学会等名
      46th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques (HPLC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Integration of optical fiber for photothermal detection devices2017

    • 著者名/発表者名
      H. Shimizu, K. Miyake, K. Mawatari, T. Kitamori
    • 学会等名
      46th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques (HPLC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 吸収スペクトルを取得可能な光熱変換光位相差検出デバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      杉野文俊、清水久史、坂倉政明、三浦清貴、馬渡和真、北森武彦
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第36回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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