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高性能紙デバイスの開発とその応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H02760
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34020:分析化学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

渡慶次 学  北海道大学, 工学研究院, 教授 (60311437)

研究分担者 谷 博文  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10271644)
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
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード紙デバイス / 免疫分析 / 細胞アッセイ / 教育ツール / 分析化学
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、高い分析性能(精度・感度)を持つ高性能紙デバイスを開発するとともに、紙デバイスの多方面への応用を実現するための基盤技術の構築することである。流路体積のばらつきの少ない紙デバイスの作製法と均一性の高い紙を開発することで、分析性能が悪いものという紙デバイスの既成概念を覆す、高精度・高感度な高性能紙デバイスを開発する。様々な紙デバイス(免疫分析デバイス、細胞アッセイデバイス、細胞分離デバイス、教育ツール用デバイス)を開発することで、分析化学・ライフサイエンス・化学教育などの分野に大きく展開する。

研究成果の概要

本研究では、分析性能が悪いものという従来の紙デバイスの既成概念を覆す、高い分析性能(精度・感度)を持つ高性能紙デバイスを開発するとともに、紙デバイスの多方面への応用を実現するための基盤技術を構築し、分析化学分野へ大きく展開することを目的とする。具体的には、A:分析性能の高い紙デバイスの研究(画像解析技術を含む)、B:免疫分析デバイスの開発、C:細胞アッセイ及び細胞分離デバイスの開発、D:教育ツール用デバイスの開発、の研究項目を実施した。これにより、紙デバイスを分析化学・ライフサイエンス・化学教育などの分野に大きく展開することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発された各種紙デバイスは、食品分析、環境分析、リモートラーニング(科学実験)など幅広い分野へ応用されることが期待される。特に、スマートフォンと組み合わせて利用することで、さまざまなオンサイト分析の新しいツールとしての利用が期待できる。

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

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Microfluidic Paper-Based Analytical Devices for Cancer Diagnosis2023

    • 著者名/発表者名
      Ahmed A. Shalaby, Chia-Wen Tsao, Akihiko Ishida, Masatoshi Maeki, Manabu Tokeshi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B

      巻: 379 ページ: 133243-133243

    • DOI

      10.1016/j.snb.2022.133243

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] オンサイト分析を可能とするペーパーデバイスの開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡慶次学
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 81 ページ: 10-13

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Determination of Blood Lithium-Ion Concentration Using Digital Microfluidic Whole-Blood Separation and Preloaded Paper Sensors2022

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Komatsu, Manabu Tokeshi, Shih-Kang Fan
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 195 ページ: 113631-113631

    • DOI

      10.1016/j.bios.2021.113631

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Paper-Based Analytical Device for the On-Site Detection of Nerve Agents2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Akinori、Miyaguchi Hajime、Ishida Akihiko、Tokeshi Manabu
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 4 号: 8 ページ: 6512-6518

    • DOI

      10.1021/acsabm.1c00655

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Using a Paper-Based Analytical Device Designed for Remote Learning Environments to Achieve Simple Quantitative Colorimetry without Micropipettes2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Komatsu, Ryan Russel Gabatino, Harrienica Hofilena, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Manabu Tokeshi
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Education 3050

      巻: 98 号: 9 ページ: 3050-3054

    • DOI

      10.1021/acs.jchemed.1c00100

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid, sensitive universal paper-based device enhances competitive immunoassays of small molecules2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Takeshi、Sato Yuki、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 1144 ページ: 85-95

    • DOI

      10.1016/j.aca.2020.12.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dip-Type Paper-Based Analytical Device for Straightforward Quantitative Detection without Precise Sample Introduction2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Takeshi、Maeda Ryoga、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 6 号: 3 ページ: 1094-1102

    • DOI

      10.1021/acssensors.0c02367

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロ流体デバイスを用いたPOCT2021

    • 著者名/発表者名
      渡慶次学
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: 85 ページ: 80-83

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Paper-Based Device for the Facile Colorimetric Determination of Lithium Ions in Human Whole Blood2020

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Takeshi、Maeki Masatoshi、Ishida Akihiko、Tani Hirofumi、Tokeshi Manabu
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 5 号: 5 ページ: 1287-1294

    • DOI

      10.1021/acssensors.9b02218

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] How Microfluidic Devices Can Contribute to Medicine?2022

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Japanese Society for Investigative Dermatology (47th JSID)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カリウムイオン定量のための距離ベース紙分析デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      才木陸朗, 石田晃彦, 真栄城正寿, 谷博文, 渡慶次学
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第46回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Point of Care Testing Devices for Therapeutic Drug Monitoring2022

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ニューノーマルにおける化学教育への1つのアプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      渡慶次学
    • 学会等名
      第81回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SDGsに貢献する分析化学2021

    • 著者名/発表者名
      渡慶次学
    • 学会等名
      第33回環境工学連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic Devices for Clinical Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Paper-Based Devices for the Colorimetric Determination of Lithium Ions in Human Whole Blood2021

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Society (Pacifichem 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel Format of a Paper-Based Device for Competitive Immunoassays2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Komatsu, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Manabu Tokeshi
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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