Bipolar-electrode bridging 2-microchannels senser

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05163
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 金 幸夫 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (40186367)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: マイクロ流路 / バイポーラー電極 / 顕微分光 / 電気化学検出

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、高感度測定でありながら適用対象が限られるストリッピングボルタンメトリーを、2本のマイクロ流路間に配したバイポーラー電極（BPE）を利用する置換型ストリッピングボルタンメトリーへ展開することを目的とする。これまでに、作製したBPEセンサーの応答特性、蛍光レポーターと組み合わせた蛍光応答特性、およびそれらの流路サイズならびに電極構造依存性について検討してきた。最終年度はそれらのデータの解析を進めるとともに置換型ストリッピングボルタンメトリーへの応用について検討した。
電気化学応答は、試料流路の流路幅・深さに依存し、流路体積したがって試料体積の増加による信号量の増加をもたらした。これに伴い検出流路側で観測される蛍光強度も増加した。さらに、有限要素法を用いた濃度分布の数値シミュレーションを行い、センサー構造の影響について検討した。蛍光画像分析による検出流路電極周辺の蛍光強度の広がりは計算結果と一致し、本研究で目的とした試料流路の電極応答を、検出流路の蛍光レポーター濃度の増加につなげる置換型検出を実証した。また、計算結果から、試料部の体積増加は信号量の増加につながるが、流路の高さは電極による捕捉率に影響し最適値が存在することを示した。
以上のことから、本研究で提案する2流路BPEセンサーを用いる置換型ストリッピングボルタンメトリーの原理を確認できた。さらに、定量性の詳細な検討、および実験結果に基づき最適化されたセンサーの作製と評価を進め、高感度化につなげたいと考えている。