微小流体制御システムに関する共同研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044112
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)
• 研究分担者: 田中 秀治 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00312611) ; 芳賀 洋一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00282096) ; 小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90282095) ; 柳 永勳 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90312610)
• キーワード: 微小流体制御 / マイクロマシニング / マイクロマシニング / 生化学分析 / フローセンサ / ポンプ / 射出成形 / バルブ

研究概要

流量センサ、バルブ、ポンプなどを流路とともに製作し、様々な要求に応えられる微小流体制御システムを実現可能にする。これには信号処理回路の集積化ができるシリコンマイクロマシニング技術と、立体的で複雑な樹脂構造体を作製できる微細射出成形技術を利用する。これにより、大量生産した機能ごとのモジュールを組み合せた微小流体制御システムを可能にする。
本年度は化学分析システムのサンプリングモジュールとして、表面張力を利用して試料と反応試薬を混合するデバイスの開発や、反応性イオンエッチング(RIE)によって水晶基板上に厚さの異なる複数のダイアフラムを形成したワンチップマルチチャンネルの水晶マイクロバランス(QCM)の開発を継続すると同時に、主に以下の研究を行った。
シリコン基板上に異なるプローブ遺伝子(DNA)を合成し並列的に遺伝子診断を行うDNAチップを開発した。これでは基板表面処理技術や光感受性保護基を持つ分子の合成などを行い、癌の細胞分裂を促す遺伝子のプロモータ領域の一塩基多型(SNP)解析用DNAチップの開発に発展し、現在その研究を始めている。この他液滴を付けるスポッティング法でDNAチップを作るためのヘッドの開発も行った。
微量のガスを制御できる集積化マスフローコントローラを開発してきたが、半導体製造などに応用するため腐食性ガスにも利用できる耐触性集積化マスフローコントローラを開発できた。これはハロゲンガスに侵されないステンレススチールと窒化アルミニウムを接ガス部に用いている。
採取した微量の検体を分析するチップを使い捨て用に安価に製作するため、微細成形技術について研究を行なった。微細な鋳型を東北大学で製作し、フライブルグ大学においてホットエンボス成型を行った。この他の透光性シリコンゴム型を用いた光硬化性樹脂による成型や、マイクロカラム付免疫チップなどの開発も行っている。

研究成果

• [文献書誌] K.Hirata,D.Y.Sim and M.Esashi: "Delopment of an Anti-Corrosive Integrated Mass Flow Controller"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. 17. 49-54 (2000)
• [文献書誌] D.Y.Sim and M.Esashi: "Development of Spotting Head for Fabricating DNA Chip"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. 17. 437-442 (2000)
• [文献書誌] K.Takahashi,K.Seio,M.Sekine and M.Esashi: "Study on DNA Chip Fabrication"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. 17. 89-94 (2000)
• [文献書誌] T.Abe and M.Esashi: "One-chip Multichannel Quartz Crystal Microbalance (QCM) Fabricated by Deep RIE"Sensors and Actuators. 82. 139-143 (2000)
• [文献書誌] R.U.Seidel,D.Y.Sim,W.Menz and M.Esashi: "A New Approach to On-Site Liquid Analysis"Sensors and Materials. 12・2. 57-68 (2000)
• [文献書誌] 小野崇人,芳賀洋一,高橋一憲,江刺正喜: "マイクロシステムとそのバイオへの応用"蛋白質核酸酵素. 45・15. 2542-2549 (2000)
• [文献書誌] K.Hirata,D.Y.Sim and M.Esashi: "Development of an Anti-Corrosive Integrated Mass Flow Controller"電気学会論文誌E. 120-E・12. 576-581 (2000)
• [文献書誌] K.Hirata and M.Esashi: "Anti-Corrosive Integrated Mass-Flow Controller for Advanced Semiconductor Processes"Technical Digest of the 18th Sensor Symposium. 18. (2001)
• [文献書誌] K.Sawa and M.Esashi: "Micromolding of Disposable Polymer Parts for Medical Diagnostics"Technical Digest of the 18th Sensor Symposium. 18. (2001)
• [文献書誌] K.Takahashi,K.Sejo,M.Sekine and M.Esashi: "Fabrication of Directory Synthesized DNA Chip Using Photolithography for Rapid and Parallel Gene Analysis"Technical Digest of the Transducers'01. 11. (2001)
• [文献書誌] T.Abe and M.Esashi: "Ultrahydrophobic Surface Selectivity Modified by Pulse Electrodeposition from Aqueous Dispersion of PTFE Particles"Technical Digest of the Transducers'01. 11. (2001)
• [文献書誌] K.Hirata,D.Y.Sim and M.Esashi: "Stainless Steel-Based Integrated Mass-Flow Controller for Reactive and Corrosive Gases"Technical Digest of the Transducers'01. 11. (2001)