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3Dプリント製POCTチップを狙いとする1次元ナノチャンネル集合体創製と特性解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K05560
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関富山県衛生研究所

研究代表者

山下 智富  富山県衛生研究所, 化学部, 副主幹研究員 (10416092)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード3Dプリンタ / 流路チップ / PDMS / ポリプロピレン / FIA / 陽極酸化アルミナ / フローセル / チップ / 3Dプリンタ / フローインジェクション / 3Dプリント
研究開始時の研究の概要

本研究では、バイオマーカーであるカテコールアミン類を選択的に分離できるナノカラム集合体を用い、次の2項目を達成し、POCTチップを構築する。
○ 新規分離媒体の創製と分子挙動解明:一次元ナノ細孔体でナノカラム集合体を作製。このカラムは理論上、van Deemter式のA(多流路拡散)項がほぼ0の高性能となる。カラム細孔内の溶媒和・運動性・吸着挙動が分離能に与える影響を分光学的測定と吸着測定で解明。
○ 3Dデジタル技術による最適流路構造の予測と造形:流体理論計算で混合・分散が最適となる流路構造を探索、3Dプリントでその最適構造を造形する。

研究成果の概要

本研究では、陽極酸化アルミナ透過膜作製法と3Dプリンタを応用した流路チップ等の分析ツール作製法について検討した。
陽極酸化アルミナ透過膜の作製では、数mm直径の透過膜を、電解研磨→陽極酸化→バリア層薄化→逆電はく離→貫通孔化の手順で作製した。流路チップ作製については、最初に3Dプリントしたテンプレートを利用してPDMS製の流路チップを作製、この流路内部にPDMSをコーティングすることにより流路の径を縮小した。また、熱溶解積層方式の3Dプリンタによってポリプロピレン製の流路チップを作製する方法について検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

無機素材でありナノ細孔を有する陽極酸化アルミナは様々な分野において用いられているが、透過性を有する陽極酸化アルミナの作製法についての情報は少ない。よって、本研究の作製法を示すことは、この透過膜の製作、利用および応用の拡大につながると考えられる。
そして、最近、流路チップは様々な研究分野において使用されつつある。3Dプリンタを応用した流路チップ作製法を広めることによって、それぞれの研究者が用途に合った流路チップを自由に設計、安価かつ短時間で3Dプリントできるようになると考えられる。その結果、研究の自由度が向上すると思われる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Reducing the channel diameter of polydimethylsiloxane fluidic chips made by a 3D-printed sacrificial template and their application for flow-injection analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Tomohisa、Muramoto Tatsuya
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 38 号: 3 ページ: 583-589

    • DOI

      10.1007/s44211-022-00070-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 熱溶解積層3Dプリンタを利用したポリプロピレン製の長光路フローセル作製の試み2023

    • 著者名/発表者名
      山下智富
    • 学会等名
      第83回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 熱溶解積層3Dプリンタによって作製したポリプロピレン製流路チップによる食品添加物3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸エチルのフローインジェクション分析2023

    • 著者名/発表者名
      山下智富
    • 学会等名
      日本分析化学会 第72年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 熱溶解積層3Dプリンタを利用したポリプロピレン製流路チップ作製におけるプリント条件の探索2022

    • 著者名/発表者名
      山下智富
    • 学会等名
      日本分析化学会 第71年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱溶解積層3Dプリンタを利用したポリプロピレン製フローセル作製におけるプリント条件の探索2022

    • 著者名/発表者名
      山下智富
    • 学会等名
      第53回中部化学関係学協会支部連合 秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体クロマトグラフィーでの分離媒体への応用を狙いとする陽極酸化アルミナ透過薄膜の作製2021

    • 著者名/発表者名
      山下 智富、村元 達也、 山口 央
    • 学会等名
      日本分析化学会第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱溶解積層型3Dプリンタを利用して作製したPDMS製チップの溶液混合への応用2021

    • 著者名/発表者名
      山下智富
    • 学会等名
      第52回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱溶解積層3Dプリンタを利用したPDMS製流路チップの流路内PDMSコーティングによる流路径の縮小2020

    • 著者名/発表者名
      山下 智富、安川 和志
    • 学会等名
      日本分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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