マイクロセル内の流体及び液体-液体,固体-液体界面の解析および制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13124209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本間 敬之 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (80238823) ; 船津 高志 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00190124)
• Keywords: マイクロセル / 微量流体制御 / マイクロフルィディクス / マイクロマシーニング / 流体解析 / 蛍光観察 / 液体-液体界面 / 固体-液体界面

Research Abstract

(1)微小流路内における生体分子の運動の観察(庄子・船津)
マイクロマシーニングにより,ガラスあるいはシリコンを加工して作る微小流路内の流れの観察するため,高分解能の微量流体観察顕微鏡,共焦点蛍光検出光学顕微鏡を用いた計測手法を確立した。それにより,マイクロピースをサンプルとして様々な形状の微小流路内の流れを計測し,流速分布,滞留などの流路形状依存性を観察した。
(2)有限要素法を用いたマイクロ流体シミュレーション(庄子)
マイクロ構造体用の有限要素法流体シミュレーションシステムを用いてT字型・Y字型流路,円筒同軸流路などの構造設計およびシミュレーションを行った。T字型・Y字型流路については実際に微小流路を作成し,上記観察系を用いて観察した結果と比較し,その有効性を確認した。
(3)メチルセルロースをキャリアに用いた生体分子ハンドリングシステム(庄子・船津)
1分子レベルでの生体分子ハンドリングを目的として,キャリアとしてメチルセルロースゾルを用いたY字型微小流路を作成した。メチルセルロースを局所的に赤外線レーザで加熱するとゾルーゲル転移して流れをとめることができ,これをバルブとして用いたセルソータを実現できた。そのスイッチング時間を1秒以内であることを確認した。
(4)テフロン薄膜バルブを用いたマイクロフローセル(庄子)
テフロン薄膜バルブを用いサンプルと試薬の流れを制御するマイクロフローセルを試作し,流れの観察からバルブ構造の最適化を行った。
(5)反応場制御マイクロセルの設計・試作(庄子・本間)
シリコーンゴムの一種であるPDMSを用いたマイクロセル中に金属薄膜ヒータを埋め込む技術を開発した。また,有限要素法流体シミュレーションシステムにより,3次元構造を持ったマイクロ反応セルの温度分布解析等を行い,ヒータの配置の最適化などを確かめた。また,シリコン,ガラス,プラスチックに生体物質を修飾する際に必要な金属のメッキによる形成について検討を行った。

Research Products

• [Publications] K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, H.Sato, S.Shoji: "Micro Flow Switches Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose for Biomolecules Handling"Dig. 11<th> Int. Conf. on Solid-State Sensors & Actuators ; Transducers'01. Vol.2. 932-935 (2001)
• [Publications] T.Homma, L.Komatsu, A.Tamaki, H.Nakai, T.Osaka: "Molecular Orbital Study on the Reaction Mecha-nisms of Electroless Deposition Processes"Electrochim. Acta. 47(1-2). 47-53 (2001)
• [Publications] Tadakuma, H., Yamaguchi, J., Ishihama, Y., Funatsu: "Imaging of Single Fluorescent Molecules Using Video-rate Confocal Microscopy"Biochem Biophys Res Commun. 287. 323-327 (2001)
• [Publications] N.Honda, S.Shoji, M.Isomura, Y.Ashihara, K.Akahori, H.Sato: "Fabrication of Micro Flow Cell for Multi-Analyte Sandwich Immunoassay, Using Teflon Micro Check Valves"Proc. Micro Total Analysis Systems 2001:μTAS2001. 403-404 (2001)
• [Publications] K.Tashiro, S.Ikeda, T.Sekiguchi, S.Shoji, H.Makazu, T.Funatsu, S.Tsukita: "A Particle and Biomolecules Sorting Micro Flow System Using Thermal Gelation of Methyl Cellulose Solution"Proc. Micro Total Analysis Systems 2OO1:μTAS2001. 471-473 (2001)
• [Publications] N.Honda, S.Shoji, M.Isomura, Y.Ashihara, K.Akahori, H.Sato: "Prototype of Micro Flow Cell for Multi-Analyte Sandwich Immunoassay"Proc. Microprocess & Nanotechnology Conference : MNC2001. 24-25 (2001)