マイクロ流路を統合した柔軟装着型デバイスによる生体化学物質の連続的センシング

使用集成微通道的柔性可穿戴设备连续感测生化物质

• 批准号: 22KJ2721
• 负责人: 西田 知司
• 金额: $ 1.6万
• 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: 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2721/
• 关键词: マイクロ流体力学; 分光光度計; 構造色; 濃度測定; 物質検知; スペクトル

本研究は構造色ポリマを用いてマイクロ流路用の小型スペクトル計（分光光度計）を作製し様々な物質検知や濃度測定に利用することが目的である．本年度は，構造色ポリマの作製手法の確立および最適化，構造色ポリマの圧縮による色変化の確認，流路中物質の色・濃度と構造色ポリマの反射光との関係の確認を行った．【構造色ポリマの作製手法の確立および最適化】　常時水中での利用を前提としない，PEGPEA (Poly ethylene glycol phenyl ether acrylate)というゴム状のポリマに着目し，構造色ポリマを作製した．先行研究を参考にし，市販のシリカコロイドを用いた場合の構造色ポリマの作成手順を見極め構築した．また加熱時間・温度等を調整することで，半日程度で構造色ポリマが作製可能となった．電子顕微鏡を用いて構造色ポリマの表面観察に成功した．【構造色ポリマの圧縮による色変化の確認】　構造色ポリマの圧縮量と色変化を確認するため．測定用治具をCADで設計し，卓上CNCフライス盤による切削加工により作製した．LEDからの入射角と構造色の波長測定用スペクトル計への反射角を固定しながらも，構造色ポリマの圧縮量をネジやシムテープ等で変更可能な構造とした．暗室中で波長測定用のセットアップを構築し，測定に成功した．【流路中物質の色・濃度と構造色ポリマの反射光との関係の確認】　LEDからの光を構造色ポリマにより反射させ，その反射光を流路内に照射する測定用治具を別途作製した．流路中に赤色インク水を注入し，赤色以外のスペクトルが吸収されること，濃度により吸収スペクトルの範囲が拡大することを確認した．

这项研究旨在使用结构色聚合物来制造微观通道的小光谱仪（分光光度计计），并将其用于检测和浓度测量各种物质。今年，我们建立了一种制造结构颜色聚合物的方法，证实了由结构色聚合物压缩引起的颜色变化，并确认了流动路径中材料的颜色和浓度之间的关系以及结构颜色聚合物的反射光。 [建立和优化结构性色聚合物的制造方法]我们通过重点关注称为PEGPEA（聚乙二醇苯基苯基丙烯酸）的橡胶样聚合物来制造结构性色聚合物，该聚合物并不总是在水中使用。使用先前的研究，我们确定并构建了使用市售二氧化硅胶体时创建结构色聚合物的方法。此外，通过调节加热时间和温度，可以在半天内生产结构色聚合物。我们使用电子显微镜成功地观察了结构色聚合物的表面。 [确认由于结构色聚合物的压缩而导致的颜色变化]检查结构颜色聚合物的压缩量和颜色变化。测量夹具是使用CAD设计的，并通过使用台式CNC铣床进行切割。在将LED的入射角和与光谱仪的反射角固定以测量结构颜色波长时，可以使用螺钉，垫片胶带等更改结构。为黑室中的波长测量构建了设置，并且测量成功。 [确认流道中材料的颜色和密度之间的关系与结构颜色聚合物的反射光进行]进行了单独的测量夹具，以反映由结构色聚合物从LED的光中反映出的光，并将反射的光照射到流道中。将红色墨水注入流道中，并吸收红色以外的光谱，并根据浓度将吸收光谱的范围扩大。

项目成果

可変構造色フィルタによる液中成分検知システム

使用可变结构滤色片的液体成分检测系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Masafumi Endo;Genya Ishigami;西田知司，尾上弘晃
• 通讯作者: 西田知司，尾上弘晃