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．

本研究的目的是利用结构色聚合物制造一种用于微通道的小型分光光度计（分光光度计），并用它来检测各种物质并测量浓度。今年，我们建立并优化了结构着色聚合物的生产方法，确认了结构着色聚合物因压缩而产生的颜色变化，并确认了流路中物质的颜色和浓度与结构着色聚合物反射光之间的关系。 [结构着色聚合物生产方法的建立和优化] 我们专注于一种称为 PEGPEA（聚乙二醇苯基醚丙烯酸酯）的橡胶状聚合物，该聚合物不适合在水中持续使用，并生产了结构着色聚合物。参考之前的研究，我们确定并构建了一种使用市售二氧化硅胶体创建结构有色聚合物的程序。此外，通过调整加热时间、温度等，可以在大约半天的时间内生产出结构着色的聚合物。我们成功地使用电子显微镜观察了结构着色聚合物的表面。 [确认由于结构色聚合物的压缩而引起的颜色变化] 确认结构色聚合物的压缩量和颜色变化。测量夹具采用 CAD 设计，并使用台式 CNC 铣床切割制造。虽然用于结构色波长测量的 LED 的入射角和到光谱仪的反射角是固定的，但可以使用螺钉、垫片带等来改变结构色聚合物的压缩量。我们在暗室中构建了波长测量装置并成功进行了测量。 [确认流路中物质的颜色/浓度与结构色聚合物的反射光之间的关系]通过结构色聚合物反射来自LED的光并将反射光照射到流中的测量夹具路径是单独创建的。通过将红色墨水水注入流路，我们确认了红色以外的光谱被吸收，并且吸收光谱的范围根据浓度而扩大。

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