慶應義塾大学学術情報リポジトリ(KOARA)KeiO Associated Repository of Academic resources

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2023000013-20230021  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル ナノ材料と流体チップの融合により微量赤外分析技術開発  
カナ ナノ ザイリョウ ト リュウタイ チップ ノ ユウゴウ ニ ヨリ ビリョウ セキガイ ブンセキ ギジュツ カイハツ  
ローマ字 Nano zairyō to ryūtai chippu no yūgō ni yori biryō sekigai bunseki gijutsu kaihatsu  
別タイトル
名前 Development of infrared analysis technology based on nanomaterials and fluid chips  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 牧, 英之  
カナ マキ, ヒデユキ  
ローマ字 Maki, Hideyuki  
所属 慶應義塾大学理工学部教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2024  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2023  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
本研究では、前年度に引き続き、マイクロ流体などのマイクロデバイスを用いた分析技術に関する研究を進めた。これまでに開発したマイクロ高水圧アクチュエータにもとづき、ナノ流路開閉バルブの集積化と性能評価、流体操作の検証に取り組んだ。材料力学および流体力学による設計にもとづき、電子線リソグラフィ及びドライエッチング等のトップダウン加工によりガラス基板に幅160μm、深さ60nmのバルブを加工してナノ流路に接続し、マイクロ高水圧アクチュエータと統合した。また、1つのナノ流体デバイスにバルブ2個を構築することで、バルブの集積化を達成した。ナノ流路に試料を送液して開閉操作を行い、開閉率(バルブ閉時の体積/バルブ開時の体積)6%、応答時間0.1秒、開閉操作1000回以上の耐久性を検証した。更に、バルブの開閉による流れのstop/go操作を検証し、分析等の応用に有効であることを示した。以上により、試料体積fL-pLの極限分析を可能とする試薬の輸送・切替といった複雑な操作を可能とするナノ流路開閉バルブの集積化に初めて成功した。また、ナノカーボン光源自体の開発と、それを用いた分析技術の構築を進めた。その結果、光源の開発では、高密度に配向したCNT配向膜を用いた結果、ダイレクトに偏光を発生させる新しい光源の開発に成功するとともに、この光源は、20MHz程度の高速変調性能を持つことが明らかとなった。さらに、シミュレーションによる解析を行うことで高速変調性のメカニズムを解明したところ、カーボンナノチューブ配向膜の配向方向における高い熱伝導特性によることが明らかとなった。さらに、本研究では、ナノカーボン材料を用いた赤外分析チップ技術に関する研究を進めた。その結果、ナノカーボン光源を搭載したマイクロ流路デバイスの試作に成功し、実際に発光スペクトル等の取得に成功したことから、今後、分析実証を進める。
Continuing on from the previous year, this study focused on analytical technology using microfluidics and other microdevices. Based on the micro high hydraulic actuator developed in the previous year, we integrated a nanofluidic valve, evaluated its performance, and verified its fluid operation. Based on the design by material mechanics and fluid mechanics, a 160 μm wide and 60 nm deep valve was fabricated on a glass substrate by top-down processing such as electron beam lithography and dry etching, connected to the nanofluidic channel, and integrated with the micro-high water pressure actuator. Integration of the valves was also achieved by constructing two valves in one nanofluidic device. The durability of the valve was verified by pumping a sample into the nanofluidic channel and performing open/close operations. The open/close ratio (volume when the valve is closed/volume when the valve is open) was 6%, response time was 0.1 second, and the durability of the valve was verified for more than 1,000 open/close operations. Furthermore, the stop/go operation of the flow by opening and closing the valve was verified and shown to be effective for applications such as analysis. As a result, we succeeded for the first time in integrating a nano flow open/close valve that enables complex operations such as transport and switching of reagents for extreme analysis of a sample volume of fL-pL. In addition, the development of the nanocarbon light source itself and the construction of analytical technology using it were promoted. As a result, in the development of the light source, we succeeded in developing a new light source that directly generates polarized light as a result of using a densely aligned CNT alignment film, and this light source was found to have a high-speed modulation performance of about 20 MHz. Furthermore, the mechanism of the high-speed modulation performance was clarified by simulation analysis, and it was found to be due to the high thermal conductivity in the alignment direction of the carbon nanotube alignment film. In this study, we also studied infrared analysis chip technology using nanocarbon materials. As a result, we succeeded in fabricating a prototype of a microfluidic device equipped with a nanocarbon light source and actually obtained emission spectra, etc. We will now proceed with analytical verification.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Aug 26, 2025 10:00:46  
作成日
Aug 26, 2025 10:00:46  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Aug 26, 2025    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2023年度
 
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