2023 Fiscal Year Annual Research Report

Extreme Environment MicroTAS with Power Saving Micro Pumping Technology towards Multi-Scale underwater measurement

Planned Research

Project Area	Cross-scale Analysis from Cells to Environmental Water: Investigation of Material Dynamics by Utilizing Microfluidic Devices
Project/Area Number	23H03866
Research Institution	Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
Principal Investigator	福場辰洋国立研究開発法人海洋研究開発機構, 技術開発部, 主任研究員 (80401272)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野口拓郎高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (90600643)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords	マイクロTAS / マイクロ流体技術 / 海洋計測 / 比色分析 / 送液技術
Outline of Annual Research Achievements	今年度は極限環境マイクロTAS技術の確立に向けて、無電力および低消費電力送液系の導入と基礎的な評価試験を実施した。まず電気浸透流ポンプについては、医療デバイス向けのポンプなど複数種のポンプを入手し、電圧と流量および発生圧力についての評価を実施した。その結果フロー分析で用いることができる流量、およびマイクロバルブなどを駆動できる圧力を発生できることを確認した。その上で次年度に製作予定の組み込み用の小型電装系について仕様を策定できた。無電源送液技術については、環境水圧をもちいた送液について実証するため、高圧実験水槽、圧力センサ、流量センサなどからなる評価系を導入した。またガラス製の減圧用マイクロ流体デバイスを試作した。それらを組み合わせて、実際に送液が可能であることを確認した。バルーンを用いた無電源送液手法については、医療用バルーンを用いた評価系について検討した。また次年度以降のB01班のナノスケールトランジスタへの送液系の組み込みに先立って、原理実証用に半導体pHセンサへの組み込みおよびパッケージング法について準備を進めた。またA01班からグリホサート検出用試薬の提供を受けた上で、フロー系で計測をおこなうためのフローセルを導入した。分担機関である高知大学では、比色分析法に関する卓上および海洋現場での評価システムを構築することを目的とし、本年度は、バッチ式（事前に発色試薬との混合を行い、石英キュベット）による栄養塩類の測定環境を構築した。また、現場分析装置の評価に向けて、時系列（間欠・連続的な）環境水の採取と各種センサ計測を実施するための、サンプリングシステムを試作し、実験室内での運用試験を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 電気浸透流ポンプおよび環境圧送液技術に注力したため、バルーンポンプについての評価が遅れているが、その他の送液手法についての評価は実施できた。各送液法について次年度の評価・組み込みの準備は進捗した。
Strategy for Future Research Activity	これまでに準備・評価を行ってきた送液デバイスについて、A01班の色素を用いた比色分析、B01班のナノスケールトランジスタとの集積化および試験を実施する。比色計の試験には栄養塩の計測系を分担機関である高知大学と連携して進める。半導体センサについてはpHセンサを用いることで原理実証を行う予定である。