超ハイスループットスクリーニングのための3次元集積化マイクロ化学システムの提案

用于超高通量筛选的 3D 集成微量化学系统的提案

• 批准号: 22KJ2632
• 负责人: 藤谷 海斗
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2632/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; マイクロ波加熱; マイクロ化学システム; コンビナトリアル合成; スクリーニング

本研究は、主に化学操作（混合やろ過など）を高密度集積した遠心力制御型ディスクとマイクロ波化学の融合による創薬プラットフォームの開発である。さらに薬理評価のためにスクリーニング（細胞検査）ディスクを集積することで、高い反応速度・収率での並列合成とそれらスクリーニング操作が一括で可能な集積化マイクロ化学システムを実現することを目的としている。2022年度は、1. マイクロ波（MW）加熱チップの高効率・高機能化と化学合成への応用、2. 化学操作集積のための微細加工プロセスの開発とその高精度化、3. MW照射中軟X線分析システムの開発、を行った。1. 本研究課題申請時に報告しているMW加熱チップ（マイクロ流路内をマイクロ波加熱するためのチップサイズ導波路）を改良し、マイクロ波の共振と流路の最適化設計により、マイクロ流路内の溶媒の高温加熱を実現した。また並列加熱を行うために、単一導波路内での多流路加熱構造を開発し評価した。さらに、これらのデバイスを用いて、金属ナノ粒子や金属錯体等の化学合成に成功した。2. 高アスペクト比（線幅/高さの比）な金属柱で構成されるMW加熱チップは、既存の微細加工法での試作や化学操作の統合が困難であった。この課題を解決するため、以下3つのプロセスを開発した。1)3Dプリンタによる金型の作製とモールド加工、2) リソグラフィとPMMA部品接合による金型の作製、3) X線リソグラフィによるパターンの直接形成。また放射光による材料分析により、微細加工の高精度化に成功した。3. 軟X線分析とMW加熱チップを組み合わせた分析システムを開発し、マイクロ波の特異効果解明に向けた新たな分析手法を確立した。以上の研究成果をまとめ、3件の国内学会および2件の国際学会で発表を行った。また、連名著者として2本発表した。さらに現在、筆頭著者として3本投稿している。

This study aims at the development of high density aggregation and remote force control based on the main chemical operations (mixing and mixing). For the purpose of this study, the authors of the present paper discuss the synthesis of the compound of high reaction speed and high reaction rate, including the possible accumulation of the compound of high reaction speed and high reaction rate. In 2022, 1. High efficiency of MW heating, high functionalization and chemical synthesis, 2. High precision of chemical operation integration and micromachining development, 3. Development and implementation of soft X-ray analysis system in MW irradiation. 1. This research project reports on the improvement of MW heating circuit, resonance of MW wave and optimization design of flow circuit, and realization of high temperature heating of solvent in flow circuit. A multi-channel heating structure in a single waveguide is developed. The chemical synthesis of metal particles and metal complexes has been successfully carried out. 2. High ratio (amplitude/height ratio) Metal column composition MW heating, existing micromachining methods, test and chemical operation integration difficult. The following three topics are proposed to solve this problem. 1) 3D thin film gold type fabrication and processing, 2) thin film PMMA component bonding thin film gold type fabrication, 3) X-ray thin film gold type direct formation. High precision of material analysis and micromachining by radiation 3. X-ray analysis, microwave analysis, and other methods The above research achievements were carried out in three domestic and two international societies. The name of the author is 2. Today, the author of this article will submit three articles.

项目成果

Development and evaluation of microwave microfluidic devices made of polydimethylsiloxane

聚二甲基硅氧烷微波微流控器件的开发与评价

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbb84
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ryota Tanaka;Tomoyuki Nakano;Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi
• 通讯作者: Yuichi Utsumi

In situ HAXPESによるPTFEの分子鎖切断と放射光ドライエッチングプロセスの解明

原位 HAXPES 和同步辐射干蚀刻工艺阐明 PTFE 分子链断裂

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤谷 海斗;竹中 研人;高原 光司;山口 明啓;内海 裕一;住田 弘祐;鈴木 哲
• 通讯作者: 鈴木 哲

ポスト壁導波路を用いた24.125 GHzマイクロ波加熱のためのマイクロ化学チップの開発

使用壁后波导开发用于 24.125 GHz 微波加热的微化学芯片

• 发表时间: 2023
• 作者: 藤谷海斗;中野智之;三枝俊也;岸原充佳;天野壮;山口明啓;内海裕一
• 通讯作者: 内海裕一

On-chip synthesis of metal complex by microwave heating in a microchannel embedded in the post-wall waveguide

在嵌入后壁波导的微通道中微波加热金属络合物的片上合成

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi
• 通讯作者: Yuichi Utsumi

ポスト壁導波路を用いた24.15GHzマイクロ波加熱のためのマイクロ流体デバイスの開発

使用壁后波导开发用于 24.15GHz 微波加热的微流体装置

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Tanaka;Tomoyuki Nakano;Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi;藤谷 海斗，岸原 充佳，山口 明啓，内海裕一
• 通讯作者: 藤谷 海斗，岸原 充佳，山口 明啓，内海裕一