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Development of temperature-sensitive microfluidic tensiometer for precise interfacial tension measurements

研究課題

研究課題/領域番号 17K06173
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 流体工学
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

SHEN Amy  沖縄科学技術大学院大学, マイクロ・バイオ・ナノ流体ユニット, 教授 (70740314)

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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードMicrofluidics / Mixing / Swirling flows / Fluid dynamics / Bioassays / T-junction / Cross slot / Vortex dynamics / nanoparticles / nanoconfinement / immunoassays / Instabilities / 工学 / 機械工学 / 流体工学 / マイクロ流
研究成果の概要

私たちはPhysical Review X、Small、ACS Nanoなど著名科学誌に27件の査読済論文を発行しました。マイクロ流体プラットフォーム開発に使用する方法論はバイオテクノロジーアプリケーションを使用し界面現象調査機器に応用されます。
まず瞬間的な流れと局所的温度制御のための統合マイクロ流体プラットフォームを開発し、部分的に混和する流体の時間依存の動的界面張力を測定しました。 次に流れ構成(T型およびX型の接合部、波状壁のマイクロチャネル、マイクロ流体シリンダー)で生成した渦形成と破壊ダイナミクスを小規模で調査し、単純及び複雑な流体の微視的な流れの分岐と不安定性に焦点を当てました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our research results have made a major leap to tackle challenges in measuring the transient interfacial tension for partially miscible systems with high temporal and spatial resolutions. The microfluidic platforms we developed have been applied to biotechnology applications.

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

    (46件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 23件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 17件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 18件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Intracellular nanomaterial delivery via spiral hydroporation2020

    • 著者名/発表者名
      Kang, Carlson, Kang, Lee, Haward, Choi, Shen, Chung
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 14 号: 3 ページ: 3048-3058

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b07930

    • 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] Asymmetric flow of polymer solutions around microfluidic cylinders: Interaction between shear-thinning and viscoelasticity2020

    • 著者名/発表者名
      Haward Simon J.、Hopkins Cameron C.、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics

      巻: 278 ページ: 104250-104250

    • DOI

      10.1016/j.jnnfm.2020.104250

    • 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] Detecting Escherichia coli Biofilm Development Stages on Gold and Titanium by Quartz Crystal Microbalance2020

    • 著者名/発表者名
      Ripa Rosa、Shen Amy Q.、Funari Riccardo
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 5 ページ: 2295-2302

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b03540

    • 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] Purely elastic fluid-structure interactions in microfluidics: Implications for mucociliary flows2019

    • 著者名/発表者名
      C.C. Hopkins, S.J. Haward, A.Q. Shen
    • 雑誌名

      Small

      巻: 16 号: 9 ページ: 1903872-1903872

    • DOI

      10.1002/smll.201903872

    • 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] Coupling of vortex breakdown and stability in a swirling flow2019

    • 著者名/発表者名
      Chan, Ault, Haward, Meiburg, Shen
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 4 号: 8 ページ: 084701-084701

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.4.084701

    • 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] Microfluidic analog of an opposed-jets device2019

    • 著者名/発表者名
      Haward, Hopkins, Toda-Peters, Shen
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 114 号: 22 ページ: 223701-223701

    • DOI

      10.1063/1.5097850

    • 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] Heterogeneous flow inside threads of low viscosity fluids leads to anomalous long filament lifetimes2019

    • 著者名/発表者名
      S.M. Recktenwald, S.J. Haward, A.Q. Shen, N. Willenbacher
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 7110-7121

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43590-z

    • 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] Substrate stiffness affects particle distribution pattern in a drying suspension droplet2019

    • 著者名/発表者名
      R. Iqbal, A. Matsumoto, A. Sudeepthi, A.Q. Shen, A.K. Sen
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 114 号: 25 ページ: 253701-253701

    • DOI

      10.1063/1.5097620

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D-printed glass microfluidics for fluid dynamics and rheology2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein, San To Chan, Kazumi Toda-Peters, Amy Q. Shen, Simon J. Haward
    • 雑誌名

      Current Opinion in Colloid & Interface Science

      巻: 43 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.cocis.2018.12.005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Air plasma-enhanced covalent functionalization of poly (methyl methacrylate): high-throughput protein immobilization for miniaturized bioassays2019

    • 著者名/発表者名
      Sathish, Shivani, Noriko Ishizu, and Amy Q. Shen
    • 雑誌名

      ACS applied materials & interfaces

      巻: 11(49) 号: 49 ページ: 46350-46360

    • DOI

      10.1021/acsami.9b14631

    • 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] Detecting Gold Biomineralization by Delftia acidovorans Biofilms on a Quartz Crystal Microbalance2019

    • 著者名/発表者名
      Funari Riccardo、Ripa Rosa、Soderstrom Bill、Skoglund Ulf、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 4 号: 11 ページ: 3023-3033

    • DOI

      10.1021/acssensors.9b01580

    • 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] Dewetting Metal Nanofilms - Effect of Substrate on Refractive Index Sensitivity of Nanoplasmonic Gold2019

    • 著者名/発表者名
      Bhalla Nikhil、Jain Aditya、Lee Yoonjoo、Shen Amy Q.、Lee Doojin
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 9 号: 11 ページ: 1530-1530

    • DOI

      10.3390/nano9111530

    • 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] Real-time monitoring of DNA immobilization and detection of DNA polymerase activity by a microfluidic nanoplasmonic platform2019

    • 著者名/発表者名
      Roether Johanna、Chu Kang-Yu、Willenbacher Norbert、Shen Amy Q.、Bhalla Nikhil
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 142 ページ: 111528-111528

    • DOI

      10.1016/j.bios.2019.111528

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled symmetry breaking and vortex dynamics in intersecting flows2019

    • 著者名/発表者名
      Burshtein Noa、Shen Amy Q.、Haward Simon J.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 3 ページ: 034104-034104

    • DOI

      10.1063/1.5087732

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flow of wormlike micellar solutions around microfluidic cylinders with high aspect ratio and low blockage ratio2019

    • 著者名/発表者名
      Haward Simon J.、Kitajima Naoyuki、Toda-Peters Kazumi、Takahashi Tsutomu、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 9 ページ: 1927-1941

    • DOI

      10.1039/c8sm02099j

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microfluidic Assisted Nanoprecipitation of PLGA Nanoparticles for Curcumin Delivery to Leukemia Jurkat Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Mandy H. M. Leung, Amy Q. Shen
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 13 ページ: 3961-3970

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b04335

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Total Capture, Convection-Limited Nanofluidic Immunoassays Exhibiting Nanoconfinement Effects2018

    • 著者名/発表者名
      Galvin Casey J.、Shirai Kentaro、Rahmani Ali、Masaya Kakuta、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 90 号: 5 ページ: 3211-3219

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b04664

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Microscopic investigation of vortex breakdown in a dividing T-junction flow2018

    • 著者名/発表者名
      Chan San To、Haward Simon J.、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 3 号: 7 ページ: 072201-072201

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.3.072201

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] “Phase diagram” for viscoelastic Poiseuille flow over a wavy surface2018

    • 著者名/発表者名
      Haward Simon J.、Page Jacob、Zaki Tamer A.、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 30 号: 11 ページ: 113101-113101

    • DOI

      10.1063/1.5057392

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluid Viscoelasticity Drives Self-Assembly of Particle Trains in a Straight Microfluidic Channel2018

    • 著者名/発表者名
      Del Giudice Francesco、D’Avino Gaetano、Greco Francesco、Maffettone Pier Luca、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 10 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.10.064058

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature controlled tensiometry using droplet microfluidics2017

    • 著者名/発表者名
      Lee Doojin、Fang Cifeng、Ravan Aniket S.、Fuller Gerald G.、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 17 号: 4 ページ: 717-726

    • DOI

      10.1039/c6lc01384h

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] “From the Edge to the Center”: Viscoelastic Migration of Particles and Cells in a Strongly Shear-Thinning Liquid Flowing in a Microchannel2017

    • 著者名/発表者名
      Del Giudice Francesco、Sathish Shivani、D’Avino Gaetano、Shen Amy Q.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 号: 24 ページ: 13146-13159

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b02450

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inertioelastic Flow Instability at a Stagnation Point2017

    • 著者名/発表者名
      Burshtein Noa、Zografos Konstantinos、Shen Amy Q.、Poole Robert J.、Haward Simon J.
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 7 号: 4 ページ: 041039-18

    • DOI

      10.1103/physrevx.7.041039

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Poiseuille flow over a wavy surface2017

    • 著者名/発表者名
      Haward Simon J.、Shen Amy Q.、Page Jacob、Zaki Tamer A.
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 2 号: 12 ページ: 124102-124102

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.2.124102

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Microfluidic assisted particle synthesis for drug delivery and imaging applications2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      The 2019 Asian Chemical Congress, Biomaterials Symposium (RSC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New observations of transport phenomena around junctions in microfluidic flows2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New opportunities to probe complex flows and nanoconfinement achieved by new fabrication techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      University of Twente
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New opportunities to probe flow instabilities of complex fluids with novel glass microfluidic devices2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Eindhoven University of Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Glass microfluidic fabrication: new opportunities to probe flow instabilities and fluid-structure interactions, Department of Physics2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      University of Barcelona
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic flows and instabilities of non-Newtonian fluids2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      The 30th Anniversary Symposium of the Korean Society of Rheology,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New observations of hydrodynamic instabilities around junctions by using microfluidics,2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Korea University
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flow instabilities in microfluidics2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      ICS-3 (Soft Matter), Forschungszentrum Juelich
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Viscoelastic fluid-structure interactions in microfluidics2019

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics, Seattle, Washington, USA, November 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow instabilities in Microfluidics2018

    • 著者名/発表者名
      Shen, Amy Q
    • 学会等名
      19th RIES-Hokudai International Symposium, Hokkaido, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic Assisted Nanoprecipitation of Curcumin Encapsulated PLGA Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Shen, Amy Q
    • 学会等名
      European Advanced Materials Congress, Stockholm, Sweden
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrodynamics of micro/Nanofluidics for microbial applications2018

    • 著者名/発表者名
      Shen, Amy Q.
    • 学会等名
      Symposium for Microbial Control 3.0, Tsukuba Global Science Week
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microstructure, Rheology, and Flow Instability of Wormlike Micellar Solutions under Spatial Confinement and Flow Conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Shen, Amy Q
    • 学会等名
      Pacific Rim Conference on Rheology, Jeju Island, South Korea
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elastic and inertial instabilities of complex fluids in microfluidic flows2018

    • 著者名/発表者名
      Shen, Amy Q.
    • 学会等名
      Lab-on-a-Chip and Microfluidics Europe 2018, Rotterdam, Netherlands
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Using microfluidics to explore how fluid elasticity affects inertial flow instability2018

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Clore Seminar on Soft and Biological Physics, Weizmann Institute, Israel
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Viscoelastic and inertial instabilities in microfluidic flows2017

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Meiji Institute for Advanced Study of Mathematical Sciences (MIMS), Meiji University, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Balancing acts: viscoelastic and intertial instabilities in microfluidic flows2017

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      AMN ISMM APCBM ANZNMF Conference, Tasmania, Australia
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elastic and Inertial Instabilities in Microfluidic Flows2017

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      Microfluidics, Physics & Chemistry of Gordon Research Conference, Italy
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elastic and inertial instabilities of complex fluids in microfluidic flows2017

    • 著者名/発表者名
      Amy Q. Shen
    • 学会等名
      COFTEC Symposia, Kobe University, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Shen Unit FY2019 Annual Report

    • URL

      https://groups.oist.jp/mbnu/fy2019-annual-report

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://groups.oist.jp/mbnu/fy2018-annual-report

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] Microheater integrated temperature controllable microfluidic tensiometer for measuring dynamic interfacial tension2017

    • 発明者名
      Doojin Lee and Amy Shen Fried
    • 権利者名
      Doojin Lee and Amy Shen Fried
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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