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ハイブリッド型電気化学マイクロセルの構築と微量生体試料分析への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K05892
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関北海道大学

研究代表者

石田 晃彦  北海道大学, 工学研究院, 助教 (20312382)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード電気化学分析 / ウォールジェット電極 / フローセル / フロー分析 / HPLC / ポイントオブケア検査 / 数値シミュレーション / 電極 / ウォールジェット / ウォールジェットセル / アレイ電極 / 速度プロファイル / チップ分析
研究成果の概要

血液や尿の検査で使用する次世代小型検査装置のための電極式検出器を開発した。検体を液体の流れに乗せて検出器(電極)まで運ぶことで測定を自動化する装置の小型化が,患者のそばでの迅速な診断が可能になるとして世界中で進められている。一方でこのような装置の感度の向上が課題となっている。しかし,電極面積を大きくすることは逆効果であり,それ以外の試みもほとんど行われてこなかった。そこで,本研究では,電極の面積ではなく形状に着目し,従来円盤型であった形状を多数の円環電極を同心円状に配列した形状にすることで感度が向上することを実証した。また,血中の微量ドーパミンを特別な濃縮なしに測定可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,独自の着想に基づいて電極の形状に着目することで微量成分を高感度に測定できる電極を開発した。複数の円環電極を同心円状に配列した電極の形状を詳細に検討して従来にはない形状を提示した。さらに,その信号特性は従来の円盤型電極とは異なることが示唆された。この成果は電気化学分析の国際誌に掲載され,電極デザインはその表紙を飾った。一方で,パーキンソン病に関係するドーパミンを血中レベルで測定可能であることを実証した。生体成分には電気化学的に検出できるものが多いことから,本研究の成果が小型分析装置に搭載されることで,近い将来,医療現場でのポイントオブケア検査に大いに貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A Concentric Ring Electrode for a Wall‐jet Cell in a Microfluidic Device2019

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Keine、Hoshikawa Koki、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • 雑誌名

      Electroanalysis

      巻: 31 号: 9 ページ: 1736-1743

    • DOI

      10.1002/elan.201900109

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 同心円型アレイ電極を検出器とする小型HPLCシステムによるドーパミンの分析2020

    • 著者名/発表者名
      干川晃生,真栄城正寿,石田晃彦,谷博文,渡慶次学
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2020年冬季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] An Electrochemical Wall-jet Cell with Concentric Array Electrode as a Detector for Microchip-based Liquid Chromatograph2019

    • 著者名/発表者名
      Koki Hoshikawa, Keine Nishiyama, Masatoshoi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      RSC - Tokyo International Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ電気化学分析システムの高感度化のための同心円型アレイ電極の設計と評価2018

    • 著者名/発表者名
      干川 晃生,真栄城 正寿,石田 晃彦,谷 博文,渡慶次 学
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部2018年夏季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] オンチップ液体クロマトグラフィーのためのウォールジェット式電気化学検出器の開発2018

    • 著者名/発表者名
      干川 晃生,真栄城 正寿,石田 晃彦,谷 博文,渡慶次 学
    • 学会等名
      日本分析化学会 第67年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Wall-jet concentric array electrode for electrochemical detection in on-chip liquid chromatography2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Hoshikawa, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オンチップ液体クロマトグラフィーのための電気化学検出器の開発-電極設計への幾何形状からのアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      石田晃彦,西山慶音,干川晃生
    • 学会等名
      第64回ポーラログラフィーおよび電気化学分析討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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