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2016 年度 実績報告書

液滴を用いた環境水試料の毒性計測技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K17891
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

平間 宏忠  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 集積マイクロシステム研究センター, 研究員 (40748779)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードDroplet microfluidics / Microchannels / Multiple emulsions / Surface modification
研究実績の概要

本研究の目的は、低毒性の環境水試料の有害性を計測・評価することを目的とした、液滴を用いた新規のハイスループットな環境計測手法を開発することである。本年度は、試料液滴の濃縮方法について検討した。まず、マイクロピペットを用いて、液滴を1個ずつ生成し、これらを用いた濃縮実験を行った。本研究では、液滴を濃縮するため、高浸透圧のゲル基板に液滴を接触させて、液滴から溶媒である水を取り除く方法を利用する。前年度に得られた知見として、液滴に高分子を添加しておくことで、穏やかな液滴濃縮を進行させることができることが確認されている。そこで、液滴にポリエチレングリコール(PEG)を、浸透圧差を調整するためゲル基板に電解質(リン酸バッファー(PBS))をそれぞれ添加し、PEG濃度を0.001-1 wt%、PBS濃度を1-100 vol%に設定することで、液滴が安定に濃縮することを確認した。また、これらの条件下では、液滴の周りにミセルが凝集し、コアシェル状の構造が形成されることを発見した。本現象により形成された構造は、液滴界面をより安定に取り扱うための保護機能として働く可能性がある。次に、スループットを向上させるため、マイクロ流路を用いて液滴を大量に生成し、同様の濃縮を安定的に実施可能であるかを検討した。PEG濃度を0.3 wt%、PBS濃度を50 vol%に設定することで、サイズの揃った微小な濃縮液滴を形成することが確認できた。一方で、液滴に電解質を加えると液滴の濃縮途中で液滴界面が不安定化し、液滴が破裂し濃縮できないことが確認された。そのため、微生物(浸透圧を制御するため培養液やバッファー液中に懸濁する必要がある)を内包した濃縮・分析試験を実施することができなかった。今後、電解質存在下で液滴界面を安定に取り扱う方法や、生きた微生物を使用しない分析試験方法を検討する必要があると考えられる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Core-shell structure formation from droplets by droplet shrinkage and spontaneous emulsification2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotada Hirama and Tomoya Inoue
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 ページ: 460-462

    • DOI

      10.1246/cl.161156

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface modification of a glass microchannel for the formation of multiple emulsion droplets2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotada Hirama, Satoshi Wada, Jiro Shimamura, Yusuke Komazaki,Tomoya Inoue, and Toru Torii
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: - ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Core-shell formation from droplets by osmotic pressure difference and spontaneous emulsification2016

    • 著者名/発表者名
      Hirotada Hirama, Tomoya Inoue
    • 学会等名
      5th International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications 2016
    • 発表場所
      Griffith University (Gold Coast, Australia)
    • 年月日
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Core-shell particle formation on a high osmotic pressure gel plate2016

    • 著者名/発表者名
      Hirotada Hirama, Tomoya Inoue
    • 学会等名
      6th International Colloids Conference
    • 発表場所
      Berlin Maritim (Berlin, Germany)
    • 年月日
      2016-06-19 – 2016-06-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of multiple emulsion droplets in glass microchannels with spatially controlled wettability2016

    • 著者名/発表者名
      Hirotada Hirama, Satoshi Wada, Jiro Shimamura, Yusuke Komazaki, Tomoya Inoue, Toru Torii
    • 学会等名
      8th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
    • 発表場所
      University of Hong Kong (Hong Kong)
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-01
    • 国際学会
  • [産業財産権] コアシェル粒子製造方法とコアシェル粒子製造装置2016

    • 発明者名
      平間宏忠
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-120801
    • 出願年月日
      2016-06-17

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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