| 研究課題/領域番号 |
21K18840
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
鈴木 博章 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20282337)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | マイクルフルイディクス / 自立的送液制御 / 毛細管現象 / 電気化学 / ポリピロールバルブ / 亜鉛 / 微小櫛型電極 / 水素 / マイクロフルイディクス / バルブ / ポンプ / 水素バブル / 銀 / 電気化学回路 / ポリジメチルシロキサン / 溶液操作 / ポリピロール / 双方向送液 / 金属接続 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マイクロフルイディクスは化学分析や細胞工学の効率化に有望な技術であるが、現状のデバイス内での溶液操作は外部装置に依存している。本研究では、電気化学的原理に基づくバルブ、ポンプ、および溶液間の金属接続等の要素技術を基礎として電気化学回路を構成し、自立的に逐次動作を行い、溶液を処理する機構を実現する。また、これを化学／バイオセンシングや人工生命体を目指したアクチュエータの駆動に応用する。
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| 研究成果の概要 |
自立的送液制御の１手法として、毛細管現象による送液を、表面の濡れ性を負の電位印加により変化させるポリピロールバルブを用いて制御した。これと制御用流路中への溶液注入およびそこでの亜鉛電極の酸化反応を連動させることにより、バルブを開き、自立的送液を実現した。また、制御用流路中の亜鉛電極での酸化反応あるいは白金電極上での銀イオンの還元反応と主流路中の白金黒微小櫛型電極上での水の電気分解による水素バブルの生成とその消滅を連動させ、主流路中の液を前後に移動させるデバイスの作製を行った。また、これらのユニットを組み合わせることにより、自立的に双方向送液を行うデバイスを作製して、その機能を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
微小なチップ上で化学分析を行う微小化学分析システム(μTAS)や化学実験室を微小なチップ上に実現するLab-on-a-Chipの研究開発が活発に進められている。ここでは、μL～pLの微量の溶液の定量、移動、混合等の操作が必要となるが、現状では、これらの操作はマイクロシリンジポンプ等の装置を用いて行われている。ここで、これらの操作をチップ上の構成要素だけで自立的に行うことができれば、μTASの高度化が実現される。また、現在研究が活発化しつつあるソフトロボットを駆動させるためのマイクロフルイディクプロセッサを実現させるための基礎となりうる。
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