人工細胞膜を介した三次元液滴ネットワークの組み立て

通过人工细胞膜组装三维液滴网络

• 批准号: 16J06211
• 负责人: 矢菅 浩規
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06211/
• 关键词: 液滴; 表面張力; 微細加工; MEMS; Microfluidics; 脂質二分子膜; マイクロ流体デバイス; 毛管現象; 液滴アレイ

本年度は初めに、昨年度にスウェーデン王立工科大学(KTH)との共同研究で発見したマイクロ足場構造中での液滴生成現象に対する三つの無次元数（2流体の粘度比、接触角の余弦とキャピラリ数）の影響を調べた。この液滴生成現象は、水と油の界面がマイクロ足場構造を通過する過程で水溶液の液滴が生じるというものである。シリンジポンプを利用した流速制御下で、親水の足場構造中では非常に小さい毛管数(~10^－4)でも液滴が生成されることが分かった。従来のマイクロ流体デバイスでは高毛管数で粘性の影響が支配的な場合に液滴が生成されるが、本技術では表面張力の影響が支配的な場合でも液滴が生成可能であることが分かった。この成果は、平成30年10月に札幌で行われた第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで、特別研究員によりポスター発表され、日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門から若手優秀講演表彰を授与された。続いて、神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)の人工細胞膜システムグループとの共同研究により、足場構造中に生成された液滴アレイを積み重ねることで人工的に脂質二分子膜を形成できることを実証した。ハイドロゲル化で液滴をマイクロ足場構造に固定し、それらを手動で積み重ね脂質二分子膜を形成した。この脂質二分子膜は、微小電流計測によって確認された。この成果は、平成31年1月に韓国ソウルで開催された査読有の国際学会MEMS2019に採択され、研究代表者がポスター発表を行った。これらの成果をまとめ、近日中の論文投稿を予定している。

This year, a joint study conducted by Wang Li University of Technology (KTH) found that the influence of three dimensionless numbers (viscosity ratio of two fluids, cosine of contact angle, etc.) on droplet formation phenomenon in the structure of fluid field was adjusted. The phenomenon of droplet formation is the process of droplet formation in aqueous solution through the interface between water and oil. The number of capillary tubes (~10^-4) in the hydrophilic foot-field structure is very small, so the droplet generation is very difficult. In the case where the viscosity of the fluid is dominated by the high capillary number, the droplet generation is possible. In the case where the surface tension is dominated by the technology, the droplet generation is possible. The results of this research were awarded to the 9th edition of Sapporo in October 2010, and to the special researcher in the engineering department of the Japanese Mechanical Society. In the joint research of artificial cell membrane system of Kanagawa Industrial Technology Research Institute (KISTEC), the formation of artificial lipid bilayer membrane was demonstrated in the structure of foot field. The structure of liquid droplets is fixed, and the lipid bilayer is formed manually. The lipid bilayer membrane was identified by microcurrent measurement. This achievement was launched in January 2011 by the Korea Institute of Technology, and the research representatives were invited to participate in the research and development of MEMS2019. The results of this paper are scheduled for submission in the near future.

项目成果

精確なピペット・ポンプ操作不要な二次元液滴アレイ生成方法の開発

开发不需要精确移液器或泵操作的二维液滴阵列生成方法

• 发表时间: 2016
• 作者: 矢菅浩規;三木則尚
• 通讯作者: 三木則尚

紙状材料中での液滴アレイ生成

纸状材料中的液滴阵列生成

• 发表时间: 2018
• 作者: Maruo Tomohiko;Mandai Kenji;Miyata Muneaki;Sakakibara Shotaro;Wang Shujie;Sai Kousyoku;Itoh Yu;Kaito Aika;Fujiwara Takeshi;Mizoguchi Akira;Takai Yoshimi;矢菅浩規，Emre Iseri，Weijin Guo，Jonas Hansson，Tommy Haraldsson，三木則尚，Wouter van der Wijngaart
• 通讯作者: 矢菅浩規，Emre Iseri，Weijin Guo，Jonas Hansson，Tommy Haraldsson，三木則尚，Wouter van der Wijngaart

精密なポンプ・ピペット操作を必要としないサンプル2次元濃度こう配を有する液滴アレイの生成

生成具有二维样品浓度梯度的液滴阵列，无需精确泵送和移液

• 发表时间: 2016
• 作者: 矢菅浩規;三木則尚
• 通讯作者: 三木則尚

Stacking 2D droplet arrays for 3D configurable droplet network

堆叠 2D 液滴阵列以实现 3D 可配置液滴网络

• 发表时间: 2019
• 作者: Hiroki Yasuga;Toshihisa Osaki;Koki Kamiya;Emre Iseri;Wouter van der Wijngaart;Shoji Takeuchi;and Norihisa Miki
• 通讯作者: and Norihisa Miki

Microwell plate for forming droplet array, and method for manufacturing droplet array

用于形成液滴阵列的微孔板以及液滴阵列的制造方法

• 发表时间: 2017