診断用集積チップ開発のための基礎的研究

• Project/Area Number: 13025216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University (2003); The University of Tokyo (2001-2002)
• Principal Investigator: 関 実 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (80206622)
• Project Period (FY): 2001 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥42,100,000 (Direct Cost: ¥42,100,000); Fiscal Year 2003: ¥14,000,000 (Direct Cost: ¥14,000,000); Fiscal Year 2002: ¥14,000,000 (Direct Cost: ¥14,000,000); Fiscal Year 2001: ¥14,100,000 (Direct Cost: ¥14,100,000)
• Keywords: マイクロチップ / マイクロ流体デバイス / バイオチップ / 簡易診断 / ポリマーチップ / 血液分析 / PDMS / 微量液体制御 / ポロマーチップ

Research Abstract

本研究では,ヒューマン・インターフェース・システム構築の観点から,簡易健康診断用の集積化マイクロチップの構築を目標に,マイクロ流体デバイスを用いた微量液体操作に関係する基礎的諸課題を解決することを目指した。
本年度は,主として,1)多連の血液分析を可能とするナノリットルレベルの微量液体の定量的秤取および混合を可能とする並列反応システムの構築,および,2)トータルDNA解析のためのマイクロ流体デバイスの開発を中心に行った。ポリマーの材料としては,導電性が低く,光の透過率は高く,成形が容易で安価なシリコン系ポリマーであるポリジメチルシロキサン(PDMS)を用い,ファブリケーションは,リフトリソグラフィーによった。
主要な成果を以下に示した(括弧内は学術雑誌および国際会議での発表状況)。
1)微量液体秤取および並列操作
(a)微量液体秤取構造の開発と多連分析用デバイスのための構造の最適化(Analytical Chemistry誌に論文掲載)
(b)微量液体の定量分配系の構築と多連液滴反応による種々のハイスループットスクリーニング(HTS)系への応用(国際会議IMRET7にて発表)
(c)微量サンプルの混合比を段階的に変化させることによる濃度グラジエント系の構築:2次元クラジエント系の構築(国際会議IMRET7およびμTAS2003にて発表)
2)トータルDNA解析のためのマイクロ流体デバイスの開発
(a)微量サンプル新規導入法を用いた核酸の電気泳動分離と1本の毛根からの特定遺伝子座の同定による個人識別への応用(Anal.Sci.誌に論文掲載)
(b)マイクロデバイス上での細胞からの核酸の抽出・精製法の確立(国際会議μTAS2003にて発表)
(c)マイクロデバイス用の新規3次元マイクロミキサーの提案(国際会議μTAS2003にて発表)など

Research Products

• [Publications] M.Yamada, M.Seki: "Nanoliter-Sized Liquid Dispenser Array for Multiple Biochemical Analysis in Microfluidic Devices"Analytical Chemistry. 76巻4号. 895-899 (2004)
• [Publications] N.Y.Lee, M.Yamada, M.Seki: "Pressure-driven Sample Injection with Quantitative Liquid Dispensing for On-Chip Electrophoresis"Analytical Science. 20巻3号(in press). (2004)
• [Publications] 関 実: "マイクロ流体デバイスとマイクロリアクター"日本農芸化学会誌. 77巻5号. 865-867 (2003)
• [Publications] M.Yamada, N.Y.Lee, M.Seki: "Parallel and Ultra-low-volume Droplets Operation for Chemical/Biochemical Screenings"Proc.of IMRET7. 244-246 (2003)
• [Publications] M.Yamada, M.Nakashima, N.Y.Lee, M.Seki: "Two-Dimensional Gradient Generation using Microfluidic Chamber Array"Micro Total Analysis Systems 2003. 733-736 (2003)
• [Publications] M.Yamada, C.Sasaki, T.Isomura, M.Seki: "Microfluidic Reactor Array for High-Throughput Screenings of Protein Crystallization Conditions"Micro Total Analysis Systems 2003. 449-452 (2003)
• [Publications] N.Y.Lee, M.Yamada, M.Seki: "Purification of Human Genomic DNA from a Single Hair Root on a Microdevice and Direct Amplification of its D1S80 Locus"Micro Total Analysis Systems 2003. 721-724 (2003)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: "Prediction of Droplet Diameter for Microchannel Emulsification"Langmuir. 18(10). 3854-3859 (2002)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: "Characterization of Spontaneous Transformation-Based Droplet Formation during Microchannel Emulsification"J. Phys. Chem. B. 106(36). 9405-9409 (2002)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: "Effect of Channel Structure on Microchannel Emulsification"Langmuir. 18(15). 5708-5712 (2002)
• [Publications] Minoru Seki: "Microreactor for Bioprocess Applications (in Japanese)"Kogyo Souchi. 44(9). 65-70 (2002)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: "Preparation of Monodisperse Polymeric Microspheres over 50 Micrometer Employing Microchannel Emulsification"Ind. Eng. Chem. Res. 41(16). 4043-4047 (2002)
• [Publications] Minoru Seki et al.: "μTAS 2002"Kluwer Academic Publishers. 957 (2002)
• [Publications] Minoru Seki: ""Structure and Application of Microbioreators for Biotechnology Fields" (in Japanese)"Kagaku kogaku. 66(2). 58-61 (2002)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: ""Synthesis of Monodispersed Polymeric Microspheres Employing Microchannel Emulsification""Macromol. Rapid. Commun.. 22. 773-778 (2001)
• [Publications] Minoru Seki: ""Cell Manipulation on a Microchip" (in Japanese)"kagaku kogyo. 52(11). 28-32 (2001)
• [Publications] Ryusuke Aoyama et al.: ""Novel Liquid Injection Method with Wedge-Shaped Microchannel on a PDMS Microchip System for Diagnostic Analyses""Proc. of Transducers '01. 1232-1235 (2001)
• [Publications] Shinji Suguura et al.: ""Interfacial Tension Driven Monodispersed Droplet Formation from Microfabricated Channel Array""Langmuir. 17(18). 5562-5566 (2001)
• [Publications] Jong Wook Hong et al.: ""Microfabricated Polymer Chip for Capillary Gel Electrophoresis""Biotechnol. Prog.. 17(5). 958-962 (2001)
• [Publications] Minoru Seki et al.(分担): "Microreaction Technology"Springer-Verlag (Matlosz, Ehrfeld & Baselt eds.). 578 (2002)