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マイクロ生化学反応システムの開発研究

Research Project

Project/Area Number 09875203
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 生物・生体工学
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

藤井 輝夫  理化学研究所, 生化学システム研究室, 研究員 (30251474)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野島 高彦  理化学研究所, 生化学システム研究室, 基礎科学特別研究員 (00291930)
細川 和生  理化学研究所, 生化学システム研究室, 基礎科学特別研究員
Project Period (FY) 1997 – 1998
Project Status Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 1998: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 1997: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
KeywordsMEMS / μ-TAS / マイクロマシン / マイクロファブリケーション / 生化学 / 流体 / 表面張力 / 混合 / 酵素反応 / ルシフェラーゼ / タンパク質合成
Research Abstract

本研究では反応の制御、検出を統合的に行える微小な生化学反応装置、すなわちマイクロ生化学システムを、マイクロマシン技術を応用して開発することを目標としている。すでに平成9年度の研究で、タンパク質合成などの酵素反応をマイクロリアクタ内で実行した結果、反応液のハンドリング(移送、混合、分取)が最大の技術課題であるという結論を得た。平成10年度はこの問題に焦点を絞って研究を行い、最終的な成果として、体積数nLの二つの液滴をマイクロ流路内で合一し、混合するデバイスを開発した。
液滴の操作は外部からの空気圧によって行う。この方式で中心的な要素デバイスは、液体を漏らさず、空気のみを通過させるベントバルブである。たとえば二つの液滴を合一するとき、それらの間にある空気を排除するために、これは不可欠である。本研究ではベントバルブをマイクロマシン技術により製作することに成功し、これをHydrophobic Microcapi11ary Vent(HMCV)と名付けた。
HMCVの基本原理は負の毛細管現象である。親水性の毛細管が液体を吸い込むのに対し、疎水性の毛細管は液体の侵入に抵抗する。HMCVは液滴の寸法より十分に細い管を多数並べたものであり、その内壁を疎水性とすることにより液体の侵入に抵抗し、ベントバルブとして機能する。試作した混合デバイスでは、主要流路は内径100ミクロン、HMCVの各微細管は内径3ミクロンである。疎水性の表面を持つシリコーンラバーを材料とし、型成形技術により製作した。完成した流路内にマイクロインジェクタで体積5nLの液滴を二つ導入し、それらを空気圧で制御して混合することに成功した。

Report

(2 results)
  • 1998 Annual Research Report
  • 1997 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

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All Publications (12 results)

  • [Publications] 細川和生ら: "Microbiochemical reactors for enzymatic reactions including cell-free mRNA translation" Journal of Micromechatronics. (受理済).

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 野島高彦ら: "Cell-free translation in a microbiochemical reactor" Journal of Biotechnology. (受理済).

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 細川和生ら: "Droplet-based nano/picoliter mixer using hydrophobic microcapillary vent" Proc.Micro Electro Mechanical Systems. (受理済). (1999)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 野島高彦ら: "A microfabricated reactor for cell-free protein synthesis" Proc.IEEE EMB Society. 2978-2980 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 藤井輝夫ら: "Development of a microfabricated biochemical workbench-Improving the mixing efficiency-" Proc.Micro Total Analysis Systems. 173-176 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 細川和生ら: "Hydrophobic microcapillary vent for pneumatic manipulation of liquid in μTAS" Proc.Micro Total Analysis Systems. 307-310 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] 藤井輝夫ら: "A microfabricated reactor for cell-free protein synthesis" Proc.IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2572-2574 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 細川和生ら: "Cell-free mRNA translation in amicrobiochemical reactor" Proc. Micromechatronics and Human Science. 91-95 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 野島高彦ら: "マイクロリアクター内における無細胞蛋白質合成" 日本化学会第73回秋季大会. 218 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 野島高彦ら: "生化学反応を行うマイクロリアクターの開発" 日本生物工学会大会. 168 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 藤井輝夫ら: "In vitro protein synthesis on a silicon chip" Proc.JSME New Frontiers in Biomechanical Engineering. 103-104 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 細川和生ら: "Microbiochemical system for enzymatic reactions" Proc.Advanced Intelligent Mechatronics. 4 (1997)

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      1997 Annual Research Report

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Published: 1997-04-01   Modified: 2016-04-21  

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