マイクロ気液・プラズマ流体素子のグローバル集積化による高感度元素検出システム開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14040219
• 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)
• キーワード: マイクロ流体デバイス / マイクロプラズマ / グローバル集積化 / マイクロマシン / 微量元素検出 / プラズマ発光分析 / プラズマ加工 / オンサイト分析

研究概要

バイオ研究、創薬、医療、環境などの広い分野で必要な分析作業に要するコストや時間を数桁に及ぶ革新的レベルで短縮可能なμTAS(Micro Total Analysis System)呼ばれる技術が、欧米を中心に急速に発展している。マイクロ化学分析チップを汎用性の高い測定装置にするためにはICP発光分析装置や質量分析装置並みのppm〜ppbクラスの感度をもつ検出モジュールを集積化することが必要になる。本研究では申請者がこれまでに研究開発を進めてきたマイクロプラズマ源、マイクロキャピラリー電気泳動、マイクロネブライザーインターフェイスやプラズマ駆動電源整合回路をチップ化し、集積化することによりシステム全体を小型化し、携帯可能な高感度分析システムを実現して再現性や検出感度などの特性を評価し、血液化学検査の中でも緊急検査項目である血清成分の高精度測定やオンサイト環境分析への応用を目指している。
本年度は大気圧マイクロプラズマ源の小型化、高効率化とその周辺デバイスの開発を進め、水溶液試料中の微量Na元素の定量検出が可能であることを実証することができた。また、マイクロ分析システムの作製に不可欠な微細加工技術についても従来半導体加工技術にとらわれない新規なプロセスの開発を進めており、マイクロプラズマジェットを用いた超高速局所シリコンウエファエッチングプロセスを開発し、従来技術の100倍以上に及ぶ最高4mm/minのエッチング速度を達成した。
最終年度にはこれまでの要素技術開発の成果を統合し、当初目標として掲げたマイクロキャピラリー分離分析チップとマイクロプラズマ検出デバイスとの集積によるオンサイト型高検出感度分離分析システムの実現を図る予定である。

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] Toru 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"Abstr. 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). 2. 11-12 (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. 171 (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)