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2016 年度 実績報告書

細胞内・表面センシングを対象とした多機能性微小プローブ型センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K12560
研究機関東海大学

研究代表者

槌谷 和義  東海大学, 工学部, 教授 (50399086)

研究分担者 加藤 英晃  東海大学, 工学部, 助教 (90734476)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード極微小領域 / pHセンサ / 固体
研究実績の概要

変成ウィルスの仕組み解明が急務であるにもかかわらず,外径10-30 [μm]を有する細胞への微小生体情報(pH,細胞内温度,細胞外皮硬さなど)センシングに応えるべく技術が存在しないことが問題視されている.そこで本申請では,現在まで不可能であった,一つの生きた細胞を対象とした極微小領域での物理的・化学的センシングおよびin-situの連続生体情報変化観察が可能な多機能性センサ開発を目的とする.具体的には,蚊の口並みの無痛針開発で培った極細管創製技術を用いて,物理的・化学的な基礎情報であるpH,硬さ,温度を外径1-10 [μm]の先端径を有する「見かけ上1電極」同心円状の極微小領域センサとして集積し,細胞を対象としたプローブ型多機能センシングシステムを世界に先駆けて開発することである.
最終年度は,(1) 細胞直径が30~50 [μm]である単一細胞へのセンサ穿刺のために,細胞を死滅させることなく穿刺可能な穿刺条件の探索(解析および実験),(2) 先端直径5 [μm]以下を有するpHセンサによる,極微小領域のセンシングを目的とした動物実験を行った.
その結果,以下の知見を得た.
(1) 細胞に振動を与えることで細胞の見かけ上の剛性が高くなり細胞への穿刺が容易となることを確認,また細胞への変形量を評価値とした場合,先端直径に99%の有意性,先端直径と針直径の交互作用に95%の有意性を確認した.さらに,センサ最適形状は先端直径約1μm以下であれば,穿刺可能な剛性を有することを確認した.
(2) 標準液を用いてpHと電圧との間に線形性の確認が取れたpHセンサを用いて,高剛性針型微小領域pHセンサの生体穿刺による生体内局所pHの直接的測定を確認した.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] ZnO Based Microfluidic pH Sensor: A Versatile Approach for Quick Recognition of Circulating Tumor Cells in Blood2017

    • 著者名/発表者名
      Ganesh Kumar Mani, Madoka Morohoshi, Yutaka Yasoda, Sho Yokoyama, Hiroshi Kimura and Kazuyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Applied materials & Interfaces

      巻: 9 ページ: 5193-5203

    • DOI

      10.1021/acsami.6b16261

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of one electrode type pH sensor measuring in microscopic region2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Kazuyoshi, Aljarf Saad Mohammad, Kaneko Daiki, Kajiwara Kagemasa, Kimura Minoru
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics

      巻: 52 ページ: 1417-1424

    • DOI

      10.3233/JAE-162139

    • 査読あり
  • [学会発表] FEMによる生体細胞へのマイクロニードル穿刺解析とその形状の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      土肥 颯一, Mani Ganesh Kumar,槌谷 和義
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部 第56回学生員卒業研究発表会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-16
  • [学会発表] マイクロニードル型pHセンサによる脳脊髄液のpH測定2017

    • 著者名/発表者名
      都田 恒成,Ganesh Kumar Mani,梶原 景正,木村 穣,槌谷 和義
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部 第56回学生員卒業研究発表会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-16
  • [学会発表] A Novel Electrolyte Free Solid State pH Sensor for Bio-MEMS Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Ganesh Kumar Mani, Yutaka Yasoda, Gaku Tsuruzoe, Fumio Eura and Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science(MHS)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the pH Measurement Sensor to be Mounted on the Oral Measurement Device2016

    • 著者名/発表者名
      Gaku Tsuruzoe and Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science(MHS)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Analysis of Ag/AgIO3 & Sb2O3 Thin Films Based pH Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Ganesh Kumar Mani, Yutaka Yasoda, Hiroshi Kimura and Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The 16th International Meeting on Chemical Sensors
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-13
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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