2020 Fiscal Year Annual Research Report
Flow control of a microfluidic paper-based analytical device using a wavelength-dependent photoresponsive polymer
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20H02123
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
岩崎 渉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20712508)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 伸友 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (90807554)
中島 雄太 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70574341)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 温度応答性樹脂 / プラズマグラフト重合 / 紙分析チップ / 流動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は紙分析チップ用バルブ素材となる温度応答性樹脂（NIPAAm: N-イソプロピルアクリルアミド）を均一に多孔質膜内に導入する方法として、プラズマグラフト重合による導入手法を検討した。まずは真空チャンバー内に設置した多孔質膜にアルゴンのRFプラズマを照射し、プラズマ照射後に大気開放することなく脱気したNIPAAm溶液に浸漬することが可能なプラズマグラフト重合装置を構築した。このプラズマグラフト重合装置を用い、NAIPAAm溶液の濃度、浸漬時間の条件検討を行った。作製したPVDF-PNIPAAm膜はSEMを用いた観察や、紙分析チップ内で、温度刺激に対するバルブ特性を評価した。その結果、常温では5分間以上流動を止め、NIPAAmの転移温度である32度以上にすると20秒以内にバルブを開いて流動を開始できる条件を発見した。紙分析チップの分析時間は数分～10分程度なので、今回の性能で十分に対応できると考えられる。作製したPVDF-PNIPAAm膜を常温と40度の水に一晩浸漬し、浸漬した膜を液体窒素で急冷した後に凍結乾燥した状態でSEM観察を行った。その結果、32度以上の高温状態では孔が開いているが常温状態では埋まっている様子が観察できた。すべての孔が完全に埋まっている状態ではなかったが、孔径は小さくなっており、毛細管力で流れる水をせき止めるには十分な孔径の変化が起きているものと考えられる。また、紙分析チップ内の特定の部位への樹脂の塗布や抗体の塗布のためにインクジェット塗布装置を導入した。さらに、紙分析チップにおけるタンパク質の分析に対応するため、バイオマーカーの分析条件の検討も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
温度応答性樹脂を用いた紙分析チップへのバルブ導入において重要な技術となる再現性のある導入条件を発見できたため、研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は本年度に確立した技術により温度応答性樹脂を導入した多孔質膜へ粒径の異なる金ナノ粒子を導入する手法を検討する。さらに金ナノ粒子を導入した温度応答性バルブに波長の異なる光を照射し、光応答性のバルブ性能を評価する。また、より広い面積への一括処理をできるようにするため、プラズマプロセスを伴わない、原子移動ラジカル重合法による温度応答性樹脂の導入手法も検討する。
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