| 研究課題/領域番号 |
17K20116
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
藤枝 俊宣 早稲田大学, 高等研究所, 講師(任期付) (70538735)
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| 研究分担者 |
太田 宏之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 生理学, 助教 (20535190)
丸山 剛 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (30613872)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 高分子ナノ薄膜 / 自己展開 / 含フッ素高分子 / インクジェット印刷 / ナノインク / グラフェン / アンテナコイル / 無線給電 |
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| 研究実績の概要 |
先進医療や医科学研究の高度化に向けて、患者や実験動物に対して低侵襲に使用可能な医療機器を開発することは、Quality of lifeやデータ精度の向上を図るうえで重要である。本研究では、宇宙構造物の自己展開性と給電システムをヒントにして、注射針にて注入後に生体内で展開・作動可能なナノ薄膜状アンテナを開発し、生体外から電気的に制御可能な遠隔操作システムを開発する。平成29年度の成果は以下のとおりである。
(1) 自己展開可能なナノ薄膜の設計
水中にてナノ薄膜の自己展開を誘起するために、ナノ薄膜表裏面の疎水化処理条件について検討した。疎水性高分子であるポリ乳酸を用いて注射針からの射出実験を試みたところ、水中で凝集することなく展開した（18ゲージ注射針：内径 約1 mm）。そこで、展開時の平面化をより促進するために、伸縮性に優れるポリカプロラクトン(PCL)からなるナノ薄膜を製膜し、その表面に疎水性かつ生体不活性な含フッ素高分子を塗布した。塗布領域のデザインに応じて水中での展開性は異なり、PCLナノ薄膜（膜厚: 243 nm）の四辺に含フッ素高分子を塗布したデザインでは射出後5秒以内で平面状に展開することが見出された。
(2) ナノ薄膜表面へのアンテナコイルの印刷
層状物質であるグラフェンフレークに着目し、ガラス基板上にインクジェット印刷したグラフェンインクと金ナノインクからなるアンテナコイルを高分子支持膜法にて剥離することで、薄膜状アンテナコイル（総膜厚: 約1 um）を作製した。高分子支持膜によってガラス基板から剥離したアンテナコイルの表面およびガラス基板に残存したアンテナコイル表面のラマンスぺクトルを分析したところ、各表面においてグラフェンの存在が確認された。これより、弱いファンデルワールス力で結合していたグラフェン層が層間で分離することで、薄膜状アンテナコイルがガラス基板から剥離することが明らかになった。
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| 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
平成29年度に計画していたナノ薄膜状アンテナの作製条件については概ね目処がついた。得られたデバイスの無線給電能の評価については現在も継続中であり、平成30年度で予定しているLEDの発光実験を通じて明らかにする。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度の研究成果を基にして、ナノ薄膜状アンテナへのLEDや各種電子素子の搭載を進める。また、生体環境下におけるデバイスの作動要件についても精査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成29年度に購入を予定していた導電性ナノインクの納品時期が翌年度となったため使用には至らなかった。平成30年度で請求している助成金のうち物品費に充てる。
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