関口 哲志 (セキグチ テツシ)

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所属

研究院(研究機関) ナノ・ライフ創新研究機構

職名

上級研究員(研究院教授)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   基幹理工学部

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本麻酔学会

  •  
     
     

    日本臨床工学技士会

  •  
     
     

    日本生体医工学会

  •  
     
     

    電気学会

  •  
     
     

    電気化学協会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 計測工学

  • ナノマイクロシステム

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • chemical sensor

  • medical electronics

  • energy harvesting

  • micro fluidics

論文 【 表示 / 非表示

  • Efficient Generation of Microdroplets Using Tail Breakup Induced with Multi-Branch Channels

    Daiki Tanaka, Satsuki Kajiya, Seito Shijo, Dong Hyun Yoon, Masahiro Furuya, Yoshito Nozaki, Hiroyuki Fujita, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji

    Molecules   26 ( 12 ) 3707 - 3707  2021年06月  [査読有り]

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    In recent years, research on the application of microdroplets in the fields of biotechnology and chemistry has made remarkable progress, but the technology for the stable generation of single-micrometer-scale microdroplets has not yet been established. In this paper, we developed an efficient and stable single-micrometer-scale droplet generation device based on the fragmentation of droplet tails, called “tail thread mode”, that appears under moderate flow conditions. This method can efficiently encapsulate microbeads that mimic cells and chemical products in passively generated single-micrometer-scale microdroplets. The device has a simple 2D structure; a T-junction is used for droplet generation; and in the downstream, multi-branch channels are designed for droplet deformation into the tail. Several 1–2 µm droplets were successfully produced by the tail’s fragmentation; this continuous splitting was induced by the branch channels. We examined a wide range of experimental conditions and found the optimal flow rate condition can be reduced to one-tenth compared to the conventional tip-streaming method. A mold was fabricated by simple soft lithography, and a polydimethylsiloxane (PDMS) device was fabricated using the mold. Based on the 15 patterns of experimental conditions and the results, the key factors for the generation of microdroplets in this device were examined. In the most efficient condition, 61.1% of the total droplets generated were smaller than 2 μm.

    DOI

  • Validation of droplet-generation performance of a newly developed microfluidic device with a three-dimensional structure

    Yoshito Nozaki, Dong Hyun Yoon, Masahiro Furuya, Hiroyuki Fujita, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji

    Sensors and Actuators A: Physical     112917 - 112917  2021年06月  [査読有り]

    DOI

  • Development of Microdroplet Generation Method for Organic Solvents Used in Chemical Synthesis

    Shohei Hattori, Chenghe Tang, Daiki Tanaka, Dong Hyun Yoon, Yoshito Nozaki, Hiroyuki Fujita, Takashiro Akitsu, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji

    Molecules   25 ( 22 ) 5360 - 5360  2020年11月  [査読有り]

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    Recently, chemical operations with microfluidic devices, especially droplet-based operations, have attracted considerable attention because they can provide an isolated small-volume reaction field. However, analysis of these operations has been limited mostly to aqueous-phase reactions in water droplets due to device material restrictions. In this study, we have successfully demonstrated droplet formation of five common organic solvents frequently used in chemical synthesis by using a simple silicon/glass-based microfluidic device. When an immiscible liquid with surfactant was used as the continuous phase, the organic solvent formed droplets similar to water-in-oil droplets in the device. In contrast to conventional microfluidic devices composed of resins, which are susceptible to swelling in organic solvents, the developed microfluidic device did not undergo swelling owing to the high chemical resistance of the constituent materials. Therefore, the device has potential applications for various chemical reactions involving organic solvents. Furthermore, this droplet generation device enabled control of droplet size by adjusting the liquid flow rate. The droplet generation method proposed in this work will contribute to the study of organic reactions in microdroplets and will be useful for evaluating scaling effects in various chemical reactions.

    DOI

  • Production of vibration energy harvester with impact-sliding structure using magnetostrictive Fe-Co-V alloy rod

    Shin-ichi Yamaura, Takashi Nakajima, Yuki Kamata, Toshio Sasaki, Tetsushi Sekiguchi

    Journal of Magnetism and Magnetic Materials   514   167260 - 167260  2020年11月  [査読有り]

    担当区分:最終著者

    DOI

  • Microdroplet synthesis of azo compounds with simple microfluidics-based pH control

    Daiki Tanaka, Shunsuke Sawai, Shohei Hattori, Yoshito Nozaki, Dong Hyun Yoon, Hiroyuki Fujita, Tetsushi Sekiguchi, Takashiro Akitsu, Shuichi Shoji

    RSC Advances   10 ( 64 ) 38900 - 38905  2020年  [査読有り]

     概要を見る

    <p>Conventional solution-phase synthesis of azo compounds is complicated by the need for precise pH and temperature control, high concentrations of pH control reagents, and by-product removal. The microdroplet synthesis method has solved these problems.</p>

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 新しい術中モニタリング

    Clinical Engineering

    秀潤社  2004年07月

  • 臨床現場とメーカをつなぐ臨床工学部門

    Clinical Engineering

    秀潤社  2004年07月

  • 企業が考える臨床工学技士教育

    Clinical Engineering

    秀潤社  2003年07月

  • Particles and molecules handling in micro channels” Miniaturized Systems for (Bio)Chemical Analysis and Synthesis

    Lab-on-a-chip

    Elsevier  2003年

  • 「臨床工学技士 21世紀の夢 」

    Clinical Engineering

    秀潤社  2000年11月

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Misc 【 表示 / 非表示

  • Functional SU-8-PET composite microchip including Au microdot array fabricated by low temperature polymer bonding

    R. Yamamoto, K. Sueyoshi, K. Otsuka, T. Kasahara, A. Nakahara, D.H. Yoon, J. Mizuno, T. Sekiguchi, S. Shoji

    8th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, IEEE NEMS 2013     418 - 421  2013年  [査読有り]

    DOI

産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 圧電型発電装置及びその製造方法

    関口 哲志, 佐々木 敏夫, 笹川 健太, 中嶋 宇史

    特許権

  • ピラーアレイミキサー及びこれを使用した試料処理装置

    庄子 習一, 関口 哲志, 中西 完貴

    特許権

  • 電界効果型トランジスタおよび集積回路

    5648812

    川原田 洋, 水野 潤, 関口 哲志, 齋藤 美紀子

    特許権

受賞 【 表示 / 非表示

  • 2019 Micromachines Best Paper Award

    2020年02月   MDPI   Size-Dependent and Property-Independent Passive Microdroplet Sorting by Droplet Transfer on Dot Rails  

    受賞者: D.H. Yoon, D. Tanaka, T. Sekiguchi, S. Shoji

  • ケミナスポスターアワード

    2011年06月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 三次元マイクロ流体デバイスを応用した多重微小界面の構築と機能性化学反応への応 用

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    本研究では、微細加工技術を用いて作製したマイクロ流体デバイスを用いて、多重微小界面を形成し、その場での化学反応を利用して新規材料を創成することを目的とする。本研究の遂行により、抗がん剤の材料として期待されている金属錯体含有タンパク質や、臭素基の複数付加のような、従来法では合成が困難な材料の作製が容易になり、また、鏡像異性体の制御など新しい機能性材料の創成が期待される

  • 細胞内微小サンプル計測を目的としたマイクロ・ナノドロップレットハンドリング

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

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    ①微小なスケール(数ミクロン~サブミクロン)のマイクロドロップレットの安定的作製技術の確立。 これまでに研究代表者のグループが開発してきたマイクロ流体デバイスは、基本的にひとつずつマイクロドロップレットを作製する構造になっており、大量のサンプル処理を考えた場合、生産性が問題となる。そこで本研究では、イオンビームでSiに直接50CH程度の多チャンネル流路を形成する方法でデバイスを作製し、3ミクロン程度のドロップレットの多量かつ安定な作製に成功した。②微小サンプルのドロップレット内への内包技術の確立 当年度は主に油層/液相の2層からなる微小ドロップレットの薬理への応用を試みた。プライマーでコーティングされた微小磁気ビーズを油層/水層の2層からなるドロップレットにDNAとともに個別に内包したのち、ドロップレット内でDNAと各種薬品を反応させその様子を観察することにより、特定の薬品にのみ反応し特殊なたんぱく質を分泌するDNA配列の特定に成功した。③マイクロドロップレットの選択的操作技術の確立 Aの微小ドロップレットとBの微小ドロップレットを一つずつ確実にトラップし、その後トラップした場所でABの1対1の融合を可能とするマイクロ流体デバイスを開発し、実際に動作を確認した。研究代表者のグループは、これまでもドロップレット融合デバイスの開発に成功しているが、今回の研究では必ずA(試料)とB(試薬)を一つずつ融合させることが可能な点に特徴がある。④ 選択された微小サンプルに対する薬品等の刺激方法の確立 今年度新規に開発に成功した、超撥水表面を実現する構造体を応用して、その表面にマイクロドロップレットをのせてハンドリングを行うことにより、ドロップレット同士の新規な融合方法を検討中である。H28年度の研究実施計画をほぼすべて実施しており、かつ更なる発展や応用が見込める。また、論文・学会発表等の業績も着実に上がっているため。基本的にはこれまでの研究方針を着実に推進していくことで当初目標は達成可能である。ただし、研究グループ内でマイクロ流体デバイスに精通している技術者が少なくなったため、今後ナノ・ライフ創新研究機構スタッフの協力や、新規人材の育成によるメンバーの補強等、工数の確保には留意する必要がある

  • マイクロナノバイオトランスポート機構を基軸にした肝臓組織再生

    基盤研究(A)

    研究期間:

    2013年
    -
    2016年
     

     概要を見る

    (1)再生肝臓組織の再構築組織モデル:積層型培養モデルとマイクロ流路型(MEMS)培養モデルの2種類のアプローチによって、3次元組織を再構築して、組織内の血管化の要因を検討した。(2)組織再構築を実現するための増殖因子の役割:現在増殖因子の濃度勾配を組織内でリアルタイムに計測する手段が開発されていない。そこで、組織のサンプル標本を直接enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) による方法によって、サンプル組織全体の平均値として計測して、その影響に関して検討を行った。増殖因子の濃度場の把握が重要で、今後さらに検討が必要である。(3)星細胞の役割:積層型培養モデルを用いて、星細胞の介在が、肝細胞と血管内皮細胞による3次元組織形成に影響を及ぼす事を明らかにした。(4)血管内皮前駆細胞による血管網形成:分化機能を有する血管内皮前駆細胞を用いて血管網形成を試みた。血管内皮前駆細胞から、多種類の増殖因子が分泌して、血管網を誘導する事が知られている。そこで、積層型培養モデルにおいて、前駆細胞の影響により、3次元血管網が顕著に増殖して、前駆細胞の活用の重要性が明らかになった。(5)葉状仮足による血管網形成の促進:血管網が伸展する先端には、葉状仮足が増殖因子の濃度勾配の方向に伸長する。即ち、濃度勾配により血管網の伸展方向の制御が可能になる。そこで、葉状仮足と3次元血管網形成との関係を明らかにした。(6)マイクロ流路型培養モデルによるアプローチ:MEMS技術を活用して、マイクロ流路を作成し、細胞、増殖因子及び足場の三要素をマイクロ環境で統合する方法が有効である。特に間質流による影響が顕著であることが明らかになり、新しい血管網形成の重要な手法になる事を示した。

  • 低炭素社会の実現に向けた人材育成ネットワークの構築と先進環境材料・デバイス創製(GRENE)

    研究期間:

    2011年
    -
    2016年
     

  • マイクロフルイディックエンジニアリングの深化と生体分子高感度定量計測への展開

    基盤研究(S)

    研究期間:

    2011年
    -
    2015年
     

     概要を見る

    1.研究の目的
    微小発光サンプルの光学的超高感度定量計測を可能とすべく、on demand型の光学的補助機能を組み込んだマイクロ流体デバイスを開発する。具体的にはマイクロ流体内超高感度光学観察場のon demand構築技術及びそれをサポートする周辺技術の構築、並びに超高感
    度光学的定量計測に適した微小サンプル前処理技術を開発する。H25年度は、トータルシステムのプロトタイプ製作と評価、及び得られた結果の要素技術へのフィードバックを目的とする。
    2.研究実績の概要
    (1)「システム化による実際のバイオ・生体試料等への応用と要素技術へのフィードバック」(庄子・竹山・関口) 三次元シースフローデバイスを応用した人工血管の作製に成功した。LCチップの構造に改良を加え、超高感度なたんぱく質の分析を可能とした。バイオサンプルを扱うに当たり、要求仕様にしたがってマイクロ流体デバイスの設計変更を行った。(2)「マイクロ流体デバイスを利用したバイオサンプルの新しい前処理法と観察法の検討」(竹山・関口・水野)GEL Micro droplet(GMD) に一つずつ細菌を入れ、培養・観察を行う技術を応用して、単一細胞の機能解析を進めた。細胞内に蛍光ナノプローブを導入して培養を行ったのち、人工的に細胞死を誘引させることで、アポトーシスのメカニズムのリアルタイムイメージングに成功した。(3)「マイクロ流体デバイスシステム化のための直接接合技術の検討」(庄子・水野) 同種/異種基板材料同士の表面処理技術と直接接合技術を確立した。これを応用して流体デバイス型有機ELの作製に初めて成功した。
    【連携研究者】早稲田大学 竹山研究室 モリ テツシ(細胞関連)、同 ナノ理工学研究機構 尹棟鉉(ドロップレット関連)、埼玉大学 工学部 鈴木美穂、福田 武司(バイオプローブ関連)、帝京平成大学 薬学部 枝川義邦(薬理関連)

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • LCチップ集積に向けたポストカラムミキサーの開発

    菅谷拓央, 中西完貴, 磯川宗生, 尹棟鉉, 関口哲志, 庄子習一, 船津高志, 角田誠

    4大学ナノ・マイクロファブリケーションコンソーシアム・シンポジウム  

  • 化学合成への応用に向けた有機溶媒のマイクロドロップレット形成手法の構築

    湯成河, 服部翔平, 野崎義人, 尹棟鉉, 田中大器, 藤田博之, 秋津貴城, 関口哲志, 庄子習一

    日本化学会 第100春季年会   日本化学会  

    発表年月: 2020年03月

  • マイクロ・ナノ流体工学の光学・バイオ・化学への応用

    庄子習一, 桑江博之, 尹棟鉉, 田中大器, 関口哲志, 水野潤, 野崎義人, 笠原崇史, 秋津貴城  [招待有り]

    電子情報通信学会 システムナノ技術に関する特別研究専門委員会(SNT)第3回研究会   (東京)  電子情報通信学会  

    発表年月: 2020年01月

  • 圧電ポリマー材料を用いた振動発電の応用例

    関口哲志, 佐々木敏夫, 野崎義人, 庄子習一, 瀧口徹, 鎌田裕樹, 笹川健太, 小島大知, 菅谷拓央  [招待有り]

    早稲田大学 エネルギーハーベスティング コンソーシアム・アンビエントロニクス研究所 合同シンポジウム   (早稲田大学、東京)  早稲田大学 エネルギーハーベスティング コンソーシアム・アンビエントロニクス研究所  

    発表年月: 2019年12月

  • High Efficient Synthesis of Functional Compounds by Microfluidic Device

    D. Tanaka, D.H. Yoon, Y. Nozaki, T. Sekiguchi, T. Akitsu, S. Shoji  [招待有り]

    The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)   (Sendai, Japan) 

    発表年月: 2019年10月

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

  • MEMS

    大学院基幹理工学研究科

    2021年   春学期

  • MEMS

    大学院先進理工学研究科

    2021年   春学期

  • MEMS

    基幹理工学部

    2021年   春学期