超高速極微量全血分析のためのヘルスケアチップ研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12838011
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 一木 隆範 東洋大学, 工学部, 助教授 (20277362)
• 研究分担者: 堀池 靖浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20209274)
• キーワード: ヘルスケアチップ / ホウ珪酸ガラス加工 / 積層マイクロ流体チップ / ポリマーチップ / 射出成型 / セルソーターチップ / 細胞電気泳動チップ / 陽極接合

研究概要

血液検査は現在、人の健康状態を知るための最も有効な手段であり、研究室レベルはもちろん、臨床現場においても血清成分や血液細胞に関して多岐の項目に渡る分析が日々行われている。本研究では、半導体微細加工技術を応用して、血液検査を数cm角のチップ上で迅速に行うシステム実現することを最終目標とし、そのために必要な種々の要素技術とそれらの集積化によるシステム構築のための基盤技術の開発を進めている。本年度の主な成果は以下の通りである。
(1)3次元集積化マイクロ流体チップ形成技術
ほう珪酸ガラス基板上にマイクロ流体素子を形成するためのドライ加工技術を開発し、さらに、Si薄膜を介した陽極接合によるチップ貼り合せ技術を確立した。これらの技術により1つのチップ上で複数の試料、試薬を並列に処理するために不可欠な多層積層マイクロ流体チップの製造が可能になった。Si薄膜層にイオン注入等により不純物を導入することにより、任意の位置に電極を組み込むことも可能になった。また、マイクロ流体チップで問題となる溶液の混合効率を大幅に改善するために高アスペクト比構造を利用したマイクロミキサーを考案した。
(2)使い捨てチップ製造技術
13年度までにガラス基板を用いて細胞電気泳動チップやセルソーターチップなどの医療に有用なチップを開発してきたが、実際の医療応用では使い捨て可能、焼却廃棄可能なチップ材料を採用することが必要である。そこで厚膜レジストとめっき技術を用いて精密金型を作製し、ポリスチレンやポリカーボネイトなど透明なポリマーを材料とする射出成型によるマイクロ流体チップ製造技術を研究した。また、ステンシルマスクやリソグラフィー技術によりポリマーチップ上に電極を形成することも可能であり、高機能医用マイクロチップの量産技術になりうることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Immunoelectrophoresis of red blood cells on a microcapillary chip"Electrophoresis. 23. 2029-2034 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Microchip technologies for the analysis of biological cells"Journal of Photopolymer Science and Technology. 15・3. 487-492 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Miniaturized Capillary electrophoresis fabricated on Pyrex glass chips using deep dry etching and anodic bonding"Journal of Photopolymer Science and Technology. 15・2. 311-316 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Plasma applications for biochip technology"Thin Solid Films. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yoshinari Sugiyama: "Precise and feasible fabrication process of microfluidic devices on a borosilicate glass chip"Micro Total Analysis Systems 2002. 118-121 (2002)
• [文献書誌] Tomofumi Hara: "Fabrication of on-chip sorter devices with sub-micrometer scale channels and self-aligned microelectrodes"Micro Total Analysis Systems 2002. 124-126 (2002)
• [文献書誌] Toni Koidesawa: "An atmospheric-pressure microplasma jet source for optical emission spectroscopy of liquid sample"Micro Total Analysis Systems 2002. 894-896 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Mirofluidic mixer devices fabricated using high-aspect ratio glass micromachining technology"Abstract of Microprocesses and Nanotechnology 2002. 292-293 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Improvement on power transfer efficiency of microplasma devices designed for the portable analysis system of aqueous solution"Extended Abstract of Int. Conf. on Solid State Dev. and Mater 2002. 680-681 (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Challenges in plasma technologies for chemical /biochemical analysis systems"Proceedings of The 16th Europhysics Conf. Atomic & Molecular Phys. of Ionized Gases (ESCAMPIG), the 5th Int. Conf. Reactive Plasmas (ICRP). (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "Plasma Technologies for Biochip Technology"Abstract of Joint International Plasma Symp. 6th Asia Pacific Plasma Science and Technology (APCPST), Proc. 15th Symp. Plasma Sci. Mater. (SPSM), OS 2002, and 11th KAPRA,. (2002)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "A novel microplasma process for localized and ultrahigh-rate etching of silicon wafers"Proceeding of the 24th International Symposium on Dry Process. 69-74 (2002)