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2010 年度 実績報告書

溶液成分を知覚し、その化学エネルギーにて自立的拍動輸送を行う送液チューブシステム

研究課題

研究課題/領域番号 21650041
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

三林 浩二  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40307236)

研究分担者 高橋 大志  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特任助教 (20549943)
キーワード化学エネルギー / 酵素 / 反応セル / グルコース / 隔膜 / 減圧
研究概要

22年度では、前年度に得られた減圧特性の結果を踏まえ、減圧にて自立的に拍動するアクチュエータ・セルを構築した。これまでに、GOD酵素膜を隔膜として減圧デバイスを構築し、本デバイスの能動的な減圧特性を調べたところ、セル下部にグルコース溶液を送液することで、上部セルの減圧が確認され、グルコース濃度に応じた減圧速度が得られ、化学成分を認識してそのエネルギーを利用し減圧を導く、新規な化学-力学変換素子であることが示された。そこでこの機構をもとに自立的には駆動するアクチュエータの作製を進めた。
新規のアクチュエータ・セルにはGOD膜のほか、減圧により変形するダイアフラム、3個の逆止弁を取り付けた。これらにより、酵素反応での減圧にて溶液自体をセル内部に流入させ、減圧が一定圧に達すると3つの逆止弁を開閉することで、セル内部の溶液が送液された。これにより溶液の化学エネルギーを利用し、拍動による断続的な送液が可能となる。
開発では、GOD酵素膜及び可変ダイアフラムをセル内に一体化するために、(b)「セル作製用レーザー加工機」を導入し、セル上部と下部をプラスチック母材より加工成形すると共に、酵素膜の減圧による変形を抑える「メッシュ板」、可変ダイアフラムの過剰変形を抑制する「押さえ板」などを「レーザー加工機」にて作製した。また低圧で駆動する3個の逆止弁も高分子膜で作製し、セルへの一体成形を図った。
作製したアクチュエータ・セルについて、特性評価の実験系を構築し送液性能を調べたところ、自立的な拍動による溶液輸送が可能であった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Soft contact lens biosensor for in situ monitoring of tear glucose as non-invasive blood sugar assessment2011

    • 著者名/発表者名
      Ming Xing Chu, et.al.
    • 雑誌名

      Talanta 83 (2011) 960-965

      巻: 83 ページ: 960-965

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft-MEMS glucose sensor with functional polymers2010

    • 著者名/発表者名
      S. Iguchi, M. K. Chu, D. Takahashi, T. Arakawa, H. Kudo, K. Mitsubayashi
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 23 ページ: 167-170

  • [雑誌論文] An autonomous drug-release system based on chemo-mechanical energy conversion "Organic Engine" for feedback control of blood glucose2010

    • 著者名/発表者名
      Ryodai KATO, et.al.
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 26 ページ: 1455-1459

    • 査読あり
  • [学会発表] An autonomous drug-release system based on chemo-mechanical energy conversion for blood sugar control2010

    • 著者名/発表者名
      Munkhjargal Munkhbayar, et.al.
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2010-12-15
  • [学会発表] Bio-energetic self-regulation system of glucose level with chemo-mechanical drug release function2010

    • 著者名/発表者名
      Ryodai Kato, et.al.
    • 学会等名
      20th Anniv.meeting of World Congress on Biosensors
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2010-05-26
  • [学会発表] Autonomous Biosensors & BioSystem with Organic Engine(Bio-energetic intelligent function using artificial active transportation)2010

    • 著者名/発表者名
      K. Mitsubayashi
    • 学会等名
      6th Sweden-Japan Workshop on BioNano Technology
    • 発表場所
      Mishima, Japan
    • 年月日
      2010-05-12

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公開日: 2012-07-19  

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