水力学的手法によるマイクロ・ナノ構造体の高速連続分離原理の確立

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20241031
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 関 実 千葉大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80206622)
• 連携研究者: 串田 正人 千葉大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70177989) ; 山田 真澄 千葉大学, 大学院・工学研究科, 特任准教授 (30546784)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 分離工学 / 微粒子分級 / 流体素子 / セルソーター / マイクロ流体工学 / 血液分析

研究概要

本研究ではマイクロ・ナノ流体デバイスと呼ばれる微小な流路構造を利用して,大きさや形状などが揃ったサブミクロンから数十ミクロン程度の微粒子・細胞・液滴・気泡・高分子等を,水力学的に混合物から連続かつ高速に分離・分級するための新しい原理(PFF法およびHDF法)を提案し,そのメカニズムと適用範囲を明確すると同時に,これらの手法を適用した種々の分離システムを実証した。これらの成果は,医学・生物学・化学などの基礎研究のみならず,医療・化学産業・電子工業などの産業分野での応用も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation of Cell Nuclei in Microchannels by Short-term Chemical Treatment via Two-Step Carrier Medium Exchange (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toyama, M. Yamada, M. Seki
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices 巻: 14
  • DOI: DOI:10.1007/s10544-012-9653-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Uniform-Size Droplets by Multistep Hydrodynamic Droplet Division in Microfluidic Circuits (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Moritani, M. Yamada, M. Seki
  • 雑誌名: Microfluidics and Nanofluidics 巻: 11 ページ: 601-610
  • DOI: DOI:10.1007/s10404-011-0826-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluidic Shear-Assisted Formation of Actuating Multilamellar Lipid Tubes Using Microfabricated Nozzle Array Device (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Masubuchi, T. Toyota, M. Yamada, M. Seki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 47 ページ: 8433-8455
  • DOI: DOI:10.1039/c1cc11510c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blood Cell Classification Utilizing Hydrodynamic Filtration (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuda, M. Yamada, M. Seki
  • 雑誌名: Electronics and Communications in Japan 巻: 94 ページ: 1-6
  • DOI: DOI:10.1002/ecj.10281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sedimentation Pinchedflow Fractionation for Size and Densitybased Particle Sorting in Microchannels (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Morijiri, S. Sunahiro, M. Senaha, M. Yamada, M. Seki
  • 雑誌名: Microfluidics and Nanofluidics 巻: 11 ページ: 105-110
  • DOI: DOI:10.1007/s10404-011-0785-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Non-spherical Particle Behaviors for Continuous Shape-based Separation Using Hydrodynamic Filtration (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sugaya, M. Yamada M. Seki
  • 雑誌名: Biomicrofluidics 巻: 5 ページ: 024103 (13)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3580757
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-channel Focusing of Flowing Microparticles Utilizing Hydrodynamic Filtration (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Aoki, M. Yamada, M. Yasuda M. Seki
  • 雑誌名: Microfluidics and Nanofluidics 巻: 6 ページ: 571-576
  • DOI: DOI:10.1007/s10404-008-0334-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous and Size-Dependent Sorting of Emulsion Droplets Using Hydrodynamics in Pinched Microchannel (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Maenaka, M. Yamada, M. Yasuda, M. Seki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 24 ページ: 4405-4410
  • DOI: DOI:10.1021/la703581j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Millisecond Treatment of Cells Using Microfluidic Devices via Two-Step Carrier-Medium Exchange (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, J. Kobayashi, M. Yamato, M. Seki, T. Okano
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 8 ページ: 772-778
  • DOI: DOI:10.1039/b718281c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous and Precise Particle Separation by Electroosmotic Flow Control in Microfluidic Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamata, M. Yamada, M. Yasuda, M. Seki
  • 雑誌名: Electrophoresis 巻: 29 ページ: 1423-1430
  • DOI: DOI:10.1002/elps.200700658
  • 査読あり
• [学会発表] マイクロ流体システムにおける微量操作と分離法に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関実
  • 学会等名: 化学工学会第77年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120314-17
• [学会発表] Microfluidics and Microfabrication Technology for Highly Precise Cell Manipulation and Cultivation, (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: 2011 Intl Symp. on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (IEEE-MHS2011)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20111106-09
• [学会発表] Tilted-Branch Hydrodynamic Filtration for Length-dependent Sorting of Rod-like Particles (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, S. Sugaya, M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: 15th Intl Conf. on Miniaturized Systems for Chem. and Life Sci. (MicroTAS2011)
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 20111002-06
• [学会発表] Continuous Microfluidic Processes for Cell Manipulation, Separation, and Cultivation Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: The 11th Intl Symp. on Microchem. and Microsys. (ISMM2011)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20110602-04
• [学会発表] Continuous and Rapid Separation of Soft Matters Using Microfluidic Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Seki, M. Yamada
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] Bubble-based Continuous Separation System in Microfluidic Device (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Kobayashi, M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: MicroTAS2010
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands
  • 年月日: 20101003-07
• [学会発表] Two-dimensional Cell Sorting Device Employing Pinched-flow Fractionation and Magnetophoresis (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Senaha, R. Mitamura, M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: MicroTAS2010
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands
  • 年月日: 20101003-07
• [学会発表] Continuous and Rapid Separation of Micro/Nano-Structures Using Microfluidic Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Seki
  • 学会等名: 13th Annual European Conf. on Micro & Nanoscale Technol. for the Biosci. (NanoBioTech-Montreux 2009)
  • 発表場所: Montreux, Switzerland
  • 年月日: 20091116-18
• [学会発表] Visualizing Non-spherical Particle Behaviors for Continuous Shape-based Separation Using Hydrodynamic Filtration (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Sugaya, M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: MicroTAS2009
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 20091101-05
• [学会発表] Pinched Flow Fractionation Device for Size and Density-Dependent Separation of Particles Utilizing Centrifugal Pumping (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sunahiro, M. Senaha, M. Yamada, M. Seki
  • 学会等名: MicroTAS2008
  • 発表場所: Diego, USA
  • 年月日: 20081012-16
• [図書] 「イムノアッセイチップ」,in「バイオチップ実用化ハンドブック」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関実
  • 総ページ数: 610
  • 出版者: NTS
• [図書] 「粒子ハンドリング」,in「マイクロ・ナノ化学チップと医療・環境・バイオ分析」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関実
  • 総ページ数: 459
  • 出版者: 技術教育出版(NTS)
• [図書] 「マイクロ・ナノ流体デバイスを用いた細胞,分離」,in「細胞分離・操作技術の最前線」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関実
  • 総ページ数: 387
  • 出版者: シーエムシー
• [備考]
  • URL: http://chem.tf.chiba-u.jp/gacb01/Research/content-separation.html
• [産業財産権] エルトリエータ用マイクロ流路システムおよび粒子分離方法 (2010)
  • 発明者名: 関実, 山田真澄, 森尻智樹, 疋田敏勝
  • 権利者名: 千葉大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-223564
  • 出願年月日: 2010-10-01
• [産業財産権] 連続的2次元粒子分離装置および粒子分離方法 (2010)
  • 発明者名: 関実, 山田真澄, 瀬名波匡, 三田村龍典
  • 権利者名: 千葉大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-223550
  • 出願年月日: 2010-10-01