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2017 年度 実績報告書

細胞内微小サンプル計測を目的としたマイクロ・ナノドロップレットハンドリング

研究課題

研究課題/領域番号 16H02349
研究機関早稲田大学

研究代表者

庄子 習一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00171017)

研究分担者 竹山 春子  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60262234)
水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
関口 哲志  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (70424819)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード計測工学
研究実績の概要

①微小なスケール(数ミクロン~サブミクロン)のマイクロドロップレットの安定な作製技術の確立。:平成28年度までに微小なスケールでドロップレットの作製に成功したが、ドロップレットが微小であるほど、安定な生成が困難となる。この原因として、主に流路内の壁面の性質および溶液の物性が支配的なことが推察された。そこで、流路内壁面の性質の影響の少ないノズル型流体デバイスを設計してドロップレットの生成を試み、これに成功した。
②微小サンプルのドロップレット内への内包技術およびドロップレット内での反応技術の確立:主に化学反応をターゲットとして、ドロップレット内部での反応技術の確立、および結晶化について検討を行った。その結果、今まで困難だった物質合成の反応条件の確立およびドロップレットを利用したたんぱく質の結晶化に成功した。
③マイクロドロップレットの選択的ハンドリング技術の確立:微小なスケール(数ミクロン~サブミクロン)かつ壊れやすい生体サンプルや化学サンプルをマイクロ流体デバイス中でハンドリング・選択するためには、サンプルに無用な力がかかる可能性がある従来のアクティブな方法ではなく、直接デバイス材料に触れない方法によるハンドリングが行われることが望ましい。既にH28年度までに数ミクロンから数十ミクロン程度のドロップレットのパッシブな方法での分別に成功している。H29年度は、検討をさらに進め、3次元シースフローの縦型への転換、物性変化によるパッシブソーティングの技術を応用して、選択的ハンドリング技術について検討しその確立に成功した。
④派生効果:マイクロ流体デバイスのファブリケーションの検討の過程で、フレキシブルなITO電極の作製に成功し、本成果はNATUREに採択された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H29年度の研究実施計画をほぼすべて実施しており、かつ更なる発展や応用が見込める。また、論文・学会発表等の業績も着実に上がっているため。

今後の研究の推進方策

基本的にはこれまでの研究方針を着実に推進していくことで当初目標は達成可能である。ただし、研究グループ内でマイクロ流体デバイスに精通している技術者が少なくなったため、今後はナノ・ライフ創新研究機構においてマイクロ流体デバイス関連技術に精通しているスタッフの協力を仰いでいく予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Mechanical Reinforcement of Low-Concentration Alginate Fibers by Microfluidic Embedding of Multiple Cores2018

    • 著者名/発表者名
      Yoon Dong Hyun、Tanaka Daiki、Sekiguchi Tetsushi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Macromolecular Materials and Engineering

      巻: 303 ページ: 1700516~1700516

    • DOI

      10.1002/mame.201700516

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly flexible transparent electrodes based on mesh-patterned rigid indium tin oxide2018

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Kosuke、Kuwae Hiroyuki、Kobayashi Naofumi、Nobori Atsuki、Shoji Shuichi、Mizuno Jun
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20978-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 二重凹角構造ピラーアレイを応用した超撥水性表面の低コスト量産プロセスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      中西完貴、簔城森幸、尹棟鉉、関口哲志、庄子習一
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: 137 ページ: 165-168

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.137.165

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A High-Resolution Passive Droplet-Phase Sample Sorter Using Multi-Stage Droplet Transfer2017

    • 著者名/発表者名
      D.H. Yoon, Z, Xie, D. Tanaka, T-Sekiguchi, S. Shoji
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 58 ページ: 36750-36754

    • DOI

      10.1039/C7RA05556K

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of an Azo-Mn(II) Complex with Mild pH Control Using a Microfluidic Device2017

    • 著者名/発表者名
      D. Tanaka, S. Sawai, D.H. Yoon, T. Sekiguchi, T. Akitsu, S. Shoji
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 63 ページ: 39576-39582

    • DOI

      10.1039/C7RA06089K

    • 査読あり
  • [学会発表] Extremely Efficient and Non-Hazardous Bromo Group Addition Reaction Using Simple Microfluidic Devices2017

    • 著者名/発表者名
      W. Kawakubo, D. Tanaka, D.H. Yoon, T. Sekiguchi, K. Takahashi, T. Akitsu, S. Shoji,
    • 学会等名
      The 3rd Conference on Microfluidic Handling Systems (MFHS 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallization of Zinc(II) Complex Containing Lysozyme by Super Water Repellent Doubly Reentrant Structure Umbrella Pillar Array2017

    • 著者名/発表者名
      D. Tanaka, W. Kawakubo, D.H. Yoon, T. Sekiguchi, T. Akitsu, S. Shoji
    • 学会等名
      The 3rd Conference on Microfluidic Handling Systems (MFHS 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Micromachined Liquid Chromatography Chip with a Pillar Array Mixer for Post-Column Derivatization in the Analysis of Neurotransmitters2017

    • 著者名/発表者名
      M. Isokawa, K. Nakanishi, T. Kanamori, H. Zhuang, H. Yamazaki, T. Sugaya, D.H. Yoon, T. Sekiguchi, T. Funatsu, S. Shoji, M. Tsunoda
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Promoting Proliferation and Elongation of Bone Marrow-Derived Stem Cells via Nano-Grain Deposited Periodic Nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      M. Shiozawa, Y. Akiba, K. Uoshima, K. Eguchi, H. Kuwae, W. Fu, S. Shoji, J. Mizuno
    • 学会等名
      2017 MRS (Materials Research Society) Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Bendable Transparent Electrode Using Mesh Patterned Indium Tin Oxide for Flexible Electronic Devices2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakamoto, H. Kuwae, N. Kobayashi, A. Nobori, S. Shoji, J. Mizuno
    • 学会等名
      The 12th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2017)
    • 国際学会
  • [産業財産権] フレキシブル透明電極及び有機エレクトロルミネッセンス素子2017

    • 発明者名
      水野潤、庄子習一、坂本暁祐、桑江博之
    • 権利者名
      水野潤、庄子習一、坂本暁祐、桑江博之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-076016
  • [産業財産権] 積層構造体の製造方法2017

    • 発明者名
      庄子習一、水野潤、仁村将次、榎本智之、荻野浩司
    • 権利者名
      庄子習一、水野潤、仁村将次、榎本智之、荻野浩司
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      6157206
  • [産業財産権] 接合方法2016

    • 発明者名
      重藤暁津、水野潤、庄子習一
    • 権利者名
      重藤暁津、水野潤、庄子習一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      6251935

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公開日: 2018-12-17  

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