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2016 年度 実績報告書

電磁駆動式転がり操作技術を用いた高感度バイオセンサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26870115
研究機関東京大学

研究代表者

平野 太一  東京大学, 生産技術研究所, 技術職員 (00401282)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード低粘度の高精度測定 / 生体試料の物性評価
研究実績の概要

本研究は、電磁回転式非接触トルク印加装置による金属プローブの操作技術を用いて、転がり摩擦の大きさを高精度に計測し、その値の変化をその場観察できるような測定システムを構築し、このシステムを固液界面でおこる分子吸着反応や形態変化の過程を検出するためのセンサーとして開発することを目的としていた。
平成26年度には動作検証装置の改良と検出能力の比較・検討を行った。前者に関しては、将来的な医療現場での応用を見据え、電磁石駆動方式から永久磁石回転方式への転換を図った。使用する磁石の最適サイズを磁場計算から推察し、実際にアルミ球の転がり運動速度を測定することで、予想された印加トルクが発生していることを確かめた。後者に関しては、生体試料(10mPa・s)程度対応としては問題無いが、粘度標準である水(1mPa・s程度)まで視野に入れた場合、測定精度が低下することが分かったため、幅広い液体に対して精度が保証されるように補正項の追加について検証を行った。
平成27年度は同様の駆動装置を用いた測定システムの応用範囲拡張を目指し、主に試料液面にディスク形状のプローブを浮かべ、その回転速度の変化を検出する方式について評価を進めた。この方式は、固液界面よりさらに観察が困難とされる気-液界面や液-液界面の状態変化をモニター出来る可能性を有している。非常にシンプルな装置構成で有りながら、低トルク領域において高価な市販の測定機を上回る性能が達成され、ゾル-ゲル転移点の見極めや表面単分子膜の降伏挙動に関して、より正確に測定することに成功した。
平成28年度はディスク形状プローブを用いた測定システムの製品開発に注力し、プロトタイプ機の生産・販売の足がかりを作った。また、展示会などで計測現場の研究者からの意見を吸い上げ、今後需要増加が見込まれる血液粘度測定に特化した改良型装置の開発・量産に向けたデータ検証を開始した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Simple and accurate determination of sol-gel phase transition point using disk-type electromagnetically spinning viscosity measurement system2017

    • 著者名/発表者名
      Taichi Hirano and Keiji Sakai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of RheoSpec Viscometer Based on EMS Method2017

    • 著者名/発表者名
      Shujiro Mitani, Miki Hirano, Taichi Hirano, and Keiji Sakai
    • 雑誌名

      ANNUAL TRANSACTIONS OF THE NORDIC RHEOLOGY SOCIETY

      巻: 25 ページ: 329-332

    • 査読あり
  • [学会発表] Rheological measurement system using disk-type electromagnetically spinning technique2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano and K. Sakai
    • 学会等名
      The Society of Rheology 88th Annual Meeting
    • 発表場所
      Tampa, FL, USA
    • 年月日
      2017-02-12 – 2017-02-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of exact gelation point and measurement of tiny elastic modulus using disk-type EMS2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano and K. Sakai
    • 学会等名
      The 37th Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2016)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 血液粘度計測に向けたマイクロ粒子分散系の流動特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      平野太一,平野美希,酒井啓司
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Evaluation of Secondary Flow Effect in Parallel-plate Viscometer with Reservoir2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano and K. Sakai
    • 学会等名
      17th International Congress on Rheology (ICR 2016)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Electro-magnetic Rheology Spectrometer and its Application to Bio and Medical Materials2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hirano, Y. Matsuura, T. Hirano, S. Mitani, and K. Sakai
    • 学会等名
      17th International Congress on Rheology (ICR 2016)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] ディスク型回転粘度計における流れ場解析と測定精度のジオメトリー依存2016

    • 著者名/発表者名
      平野太一,松浦有祐,平野美希,酒井啓司
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第43年会
    • 発表場所
      東京、東大生研
    • 年月日
      2016-05-12 – 2016-05-13

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公開日: 2018-01-16  

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