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波長依存性光応答性を付与したポリマーによる紙分析チップの流動制御

研究課題

研究課題/領域番号 20H02123
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

岩崎 渉  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20712508)

研究分担者 森田 伸友  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (90807554)
中島 雄太  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70574341)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード紙分析チップ / 流動制御 / 分析化学 / 刺激応答材料 / 光応答・光合成・化学反応 / 温度応答性樹脂 / プラズマグラフト重合 / ナノマイクロメカトロニクス / 流動・伝熱・物質移動操作
研究開始時の研究の概要

本研究では温度応答性ポリマーに粒径や形状の異なる金ナノ粒子を導入することで波長依存性光応答性ポリマーを開発し、その多孔質膜への均一充填方法を確立することで、紙分析チップに導入可能な光応答性バルブを実現する。また本バルブ用いた紙分析チップとその制御システムを構築し、その有効性を実証する。

研究成果の概要

その場分析技術として期待されている紙分析チップの汎用性を高めるために温度応答性ポリマーを用いた温度応答性バルブの作製手法を確立し、流動の特性評価を行った。さらにバルブに粒径や形状の異なる金ナノ粒子を充填することにより特定波長の光に吸収ピークを持つバルブを作製した。しかし、照射する光の波長を変えることにより特定のバルブだけを操作することは出来なかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、予防医療や在宅医療の観点から血中成分等のその場分析技術が必要とされている。紙などの多孔質膜を分析の基材とした紙分析チップは小型、低コスト、ポンプレスといった様々な利点があり、その場分析技術への応用が期待されている。一方で、紙分析チップは複数の試薬を入れ替えながら行う高感度で汎用性の高い分析には向いていなかった。本研究では紙分析チップに導入可能なバルブを開発しており、これを紙分析チップに導入することで様々な分析に紙分析チップを用いることができるようになることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Reversible Thermo-Responsive Valve for Microfluidic Paper-Based Analytical Devices2022

    • 著者名/発表者名
      Toda Hiroki、Iwasaki Wataru、Morita Nobutomo、Motomura Taisei、Takemura Kenshin、Nagano Masaya、Nakanishi Yoshitaka、Nakashima Yuta
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 号: 5 ページ: 690-690

    • DOI

      10.3390/mi13050690

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A thermoresponsive valve to control fluid flow in microfluidic paper-based devices2022

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Wataru、Toda Hiroki、Morita Nobutomo、Motomura Taisei、Takemura Kenshin、Nakanishi Yoshitaka、Nakashima Yuta
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Simple, Low Cost, Sensitive, and Portable Electrochemical Immunochromatography Sensing Device to Measure Estrone-3-Sulfate2020

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Wataru、Kataoka Chiwa、Sawadaishi Kazuyuki、Suyama Keitaro、Morita Nobutomo、Miyazaki Masaya
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 17 ページ: 4781-4781

    • DOI

      10.3390/s20174781

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Flow Control in Paper Channels Using Thermo-responsive Valve2022

    • 著者名/発表者名
      M. Nagano, W. Iwasaki, N. Morita, T. Motomure, K. Takemura, Y. Nakanishi, Y. Nakashima
    • 学会等名
      The 13th Japan-China-Korea Joint Conference on MEMS/NEMS (JCK MEMS/NMS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紙分析デバイスのための温度応答性バルブの性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      長野 雅也、岩崎 渉、森田 伸友、本村 大成、竹村 謙信、中西 義孝、中島 雄太
    • 学会等名
      第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] FABRICATION OF THERMO-RESPONSIVE VALVES FOR μPADS USING POLY(N-ISOPROPYLACRYLAMIDE)2021

    • 著者名/発表者名
      H. Toda, W. Iwasaki, N. Morita, T. Motomure, Y. Nakanishi, Y. Nakashima
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (μTAS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紙分析チップの定量化および自動化技術2021

    • 著者名/発表者名
      岩崎渉
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペーパーマイクロ分析デバイスへのバルブ機能の搭載とその特性・性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      戸田浩輝、岩崎渉、森田伸友、中島雄太、中西義孝
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 温度応答性樹脂を用いた紙分析チップの流動制御2021

    • 著者名/発表者名
      戸田浩輝、岩崎渉、森田伸友、中島雄太、中西義孝
    • 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(CHEMINAS 43)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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