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2018 年度 実績報告書

単一ナノ粒子のインライン光計測の実現

研究課題

研究課題/領域番号 17K18845
研究機関東京理科大学

研究代表者

元祐 昌廣  東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (80434033)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワードナノ粒子 / マイクロデバイス / 光計測
研究実績の概要

本研究は,液中に存在する単一ナノ粒子を流れ中で計測可能な,高感度インライン計測を実現することを研究目的としている.本年度は計測システムの改良により,検出粒子サイズの小径化に取り組んだ.具体的な研究実績は以下の通りである.
(1) 照射光の導入光学系に関して,スペイシャルフィルターを導入して波面を整え,また,集光レンズへの光の導入方法について,アキシコンレンズ,エッジ照射,ビームエキスパンダー,などの様々な方法について実験的に検証し,戻り光の影響を受けにくい光学系を開発して信号のSN比を大幅に向上させた.
(2) 検出信号処理を改良し,ベースノイズの変動成分を除去する解析アルゴリズムを開発した.また,ヘテロダイン検波の際の周波数のゆらぎを低減させる光学系を開発・導入することで,長時間に渡り安定的な信号検出が可能なシステムを開発した.
(3) 実際にマイクロ流路を流れるナノ粒子の光散乱計測を実施し,昨年度の検出限界であった100nmより小さな20nm金粒子からの信号取得に成功した.
初年度は基本的な計測システムを開発し,本年度はその改良を多方面から実施することで信号のSN比向上と安定化を達成した.そして,研究期間全体を通じて,当初の目的であった,流路を流れる単一ナノ粒子のインライン光検出が実現され,目的を達成することができた.本研究で開発した計測技術は,希薄粒子系に特化した液中分散ナノ粒子のキャラクタリゼーションを可能とし,新規ナノ物質の定量評価を大きく推進することが期待される.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 13件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Three-dimensional flow velocity and wall shear stress distribution measurement on a micropillar-arrayed surface using astigmatism PTV to understand the influence of microstructures on the flow field2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyasu Ichikawa, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 22 ページ: 73

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s10404-018-2095-8

    • 査読あり
  • [学会発表] All-PDMS cytometer chip with embedded fiber waveguide and optimized 3D hydrodynamics focusing2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Motosuke, Reiya Ono, Kosuke, Shigeta, Ken Yamamoto
    • 学会等名
      The 32nd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoactivation of interfacial tension gradient for advanced droplet manipulation2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      EMN Meeting on Droplet 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Adhesion-free separation of particles/cells using three dimensional negative dielectrophoretic force2018

    • 著者名/発表者名
      Mio Mizoguchi, Ken Yamamoto, Babita Shashni, Shin Aoki, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology (APCOT 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved nanoparticle concentrator chip using AC electroosmosis2018

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Fujita, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology (APCOT 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of fluid flow-micropillar array interaction on the wall shear stress in a microchannel2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyasu Ichikawa, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      18th International Symposium on Flow Visualization (ISFV 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlled interfacial flow: principle and its potential future2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      Water on Materials Surface (WMS) 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Improved electrothermal flow manipulation for rapid and sensitive detection of analytes2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Higaki, Motoki Hino, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      Water on Materials Surface (WMS) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Bubble-based dilutor and slit-type RBC agglutination detector for an integrated microfluidic blood typing device using whole blood2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sakurai, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      Water on Materials Surface (WMS) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of droplet activation method by photothermal interfacial flow2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Muto, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      Water on Materials Surface (WMS) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Single detection of 20-nm particle by heterodyne interferometric microfluidic cytometry2018

    • 著者名/発表者名
      Masumi Serita, Daiki Sakai, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (micro-TAS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimized electrode array for enhanced protein biding by electrothermal flow modulation2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Higaki, Motoki Hino, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (micro-TAS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Whole-bood-based microfluidic blood typing chip with precise dilution and sensitive agglutination level detection2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sakurai, Ken Yamamoto, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (micro-TAS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Concentration-adjustable superdilutor chip2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Yamamoto, Ryosuke Sakurai, Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (micro-TAS)
    • 国際学会
  • [学会発表] 固液界面近傍における液体成分の識別および液体温度計測2018

    • 著者名/発表者名
      元祐 昌廣, 武田 咲希絵, 執行 悠太, 山本 憲
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 蛍光異方性による温度測定の高空間分解能化へ向けた検討2018

    • 著者名/発表者名
      武田 咲希絵, 執行 悠太, 山本 憲, 元祐 昌廣
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 光熱効果を用いた非接触液滴ソーティング2018

    • 著者名/発表者名
      武藤 真和, 山本 憲, 山本 誠, 元祐 昌廣
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] マイクロ流路内ピラーアレイ周りの3次元流動計測2018

    • 著者名/発表者名
      市川 賀康, 山本 憲, 元祐 昌廣
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 微小界面流の制御とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      元祐 昌廣
    • 学会等名
      日本学術振興会 水の先進理工学第183委員会 第44回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一ナノ粒子の光干渉検出2018

    • 著者名/発表者名
      芹田 真澄, 酒井 大輝, 山本 憲, 元祐 昌廣
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス
  • [学会発表] ジュール加熱を用いた流動制御による界面反応促進2018

    • 著者名/発表者名
      檜垣 知加, 日野 元貴, 山本 憲, 元祐 昌廣
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス
  • [学会発表] 数値シミュレーションと実験を駆使した最先端熱流体システム開発2018

    • 著者名/発表者名
      元祐 昌廣
    • 学会等名
      COMSOLカンファレンス2018
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.rs.tus.ac.jp/motlab/jp/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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