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研究背景と目的

生体由来の微量な試料などを解析するとき、微少量の液体での実験が必要になります。このような考え方をどんどん進めていき、ナノメートル・マイクロメートルの空間(ウェルや流路)を利用して化学操作を集積化する研究が大きく発展しています。特に化学分析や生化学分析を小さくしていく分野はLab on ChipやMicroTASと呼ばれ、非常に多くの研究者が分析手法の研究の発展に貢献しています。微小空間や微小液体操作法を駆使することで、単一分子の化学や単一細胞の化学、人工細胞への挑戦など、従来にない新しい学問分野が開拓されつつあります。プロテオミクスやゲノムシークエンスなど、従来からある分析法を極端に高効率することも研究対象です。また、「小さくできること」「運べること」「たくさん同じものが作れること」「電子回路やアクチュエータと融合できること」などの特徴を活かし、「ロボティクス」「バイオインフォマティックス」「ビッグデータ」など先端科学分野と「化学」の融合を進める分野として大きく発展を遂げようとしています。
大きく応用が広がる分野ではありますが、分野の継続的な発展のためには、基礎研究が欠かせません。特に、「ナノ・マイクロ空間で何が起こっているのか?」ということには、分からないことがたくさんあります。当研究室では、このナノ・マイクロサイズの微小空間でおこる化学現象、あるいは微小空間を利用した計測化学を研究対象としています。微小空間での溶液化学・界面化学の現象解明や新しい手分析法の研究を進めつつ、微小空間化学の学問体系の確立、応用分野への貢献を目指しています。

研究手法

微小空間を対象として実験するためには、微小空間を作り出さなければなりません。当研究室では、Soft Lithographyと呼ばれるシリコンゴム加工法や、PhotolithographyとChemical EtchingやMoldingを用いる方法などの微細加工により、ナノ・マイクロ化学実験デバイスを日常的に作製しています。ガラス・シリコン・金属・プラスチック・シリコンゴムなどを組み合わせて、様々な用途に応じたデバイスを作製できる環境を整えています。

微小空間を対象とした観察法の基本は光学顕微鏡観察です。明視野観察・位相差観察・微分干渉観察・暗視野観察・蛍光観察・高速観察など、さまざまな観察が可能な顕微鏡とカメラを揃えています。また、当研究室では微小空間を計測するためのレーザー分光法開発にも取り組んでいます。世界で当研究室でしかできない微小界面計測法というものも研究しています。もちろん、吸光光度計・蛍光光度計・質量分析計などによる機器分析も行います。

 

研究テーマ

(解説記事一覧はこちら。テーマ別に様々な学会誌などに解説記事を掲載しています。)

 

We study advanced nano-micro technologies in chemistry and biochemistry and their applications to integrated analytical devices. We investigate easy and automated analytical technologies for life science, environmental science, food safety, and industrial process.We also investigate novel analytical technologies such as single cell analysis, single molecule analysis, single event analysis, and molecular behavior in rapid mixing. For the advanced technologies, fundamental chemistry such as chemical reaction and phase transfer in a confined space should be revealed in detail. We study unique advanced measurement tools such as microscopic imaging, laser microscopy, and electron spin resonance (ESR) spectroscopy.

Research Subjects (Publications)

  • Easy and automated chemical analysis utilizing nano/microfluidic device.
  • Liquid-film separation / preconcentration method based on interface chemistry.
  • Imaging microscopies and detection methods for microspace.
  • Structure-function relationship of biological molecular systems studied by high power pulsed ESR.

 

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