高輝度光微細加工による生体内物質分析用微小電気化学反応セル創製に関する研究

• Project/Area Number: 15656177
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 坂入 正敏 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50280847)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 晃彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20312382)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: マイクロ分析システム / 微小電気化学分析チップ / レーザー / 生体内物質 / マイクロ流体

Research Abstract

本研究課題は、高輝度光(集光したパルスYAGレーザー照射)表面微細加工法と電気化学的手法により、酵素反応によって生体内で生成される過酸化水素などの、生体微量物質分析用微小電気化学セルをアルミニウム上に作製すること、さらに、対極などを取り付け微小電気化学分析システムにして、その性能を評価することを目的としている。
昨年度は、アルミニウムを用いてアノード酸化、レーザー加工、電気めっきを用いて、2電極型システムを作製でき、K_3Fe(CN)_6/K_4Fe(CN)_6の混合溶液(約1.5μl)を用いてCV測定を行ったところ、アノードピーク電流の走査速度依存性や濃度依存性を確認できたが、ピーク形状および液漏れの問題があった。そこで、本年度は、流路などの形状の改良および作製工程の改良を行い、より完成度の高い生体微量物質分析用微小電気化学セルの作製およびその電気化学的特性評価を行った。
微細溝および微細貫通孔には、レーザー照射後、再度アノード酸化することで、保護性の皮膜を形成し、電極部にはめっきにより金を析出させた。これら、再アノード酸化および金めっきにより、各種溶液で安定に動作可能な、理論内容量1.5μlの微小電気化学セルを作製できた。作製したセルを用いて、電気化学測定を行った結果、従来のマクロ電極と同様のサイクリックボルタモグラムが測定できた。すなわち、アノードピーク電流は電位走査速度の平方根に比例して増加し、その傾きから電極面積を見積もった結果、妥当な値を得ることができた。