| 研究課題/領域番号 |
18K03894
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| 研究機関 | 秋田県産業技術センター |
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研究代表者 |
赤上 陽一 秋田県産業技術センター, その他部局等, 所長 (00373217)
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| 研究分担者 |
中村 竜太 秋田県産業技術センター, 先進プロセス開発部, 主任研究員 (00634213)
大久保 義真 秋田県産業技術センター, 先進プロセス開発部, 研究員 (30826532)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 電界砥粒制御技術 / 電界撹拌技術 / 微量液滴 / 液滴撹拌移動 |
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| 研究実績の概要 |
本研究開発の目的は、赤上らが開発した抗原抗体反応等を10倍加速する「電界撹拌技術」をより低侵襲で微量液滴の撹拌技術に進展させ、微量液滴を簡便に移動操作可能にする基礎技術を開発する。液滴の移動操作技術は、チップ等の基板上での液滴の混合や、試料となる液体の目的の分析装置への移動などに用いられる重要な技術となる。そこで本年度は従来の液滴移動技術であるエレクトロウェッティングと当方の技術との差異を明確にすることを目指す。エレクトロウェッティングとは撥水性の誘電膜を皮膜した電極の上に液滴を置き、電極と液滴間に電圧を加えると液滴の接触角が変化する現象にて液滴移動を行う。そのため電極と絶縁層とを交互に設けて、電圧を印加する電極を液滴の移動特性に合わせて制御し連続的な液滴移動・停止など制御が可能。本液滴の移動方法は、電極間に電圧を印加して、電極間に存在する液滴を移動させるもので、液滴に印加する変動電界は、液滴を撹拌できる電圧、周波数、波形の変動電界とした。２つの電極間に印加する変動電圧は、４ｋｖ。周波数は、35Ｈｚを与えて試験を実施した。波形は、撹拌効率を高めるためには、プラス側に偏る波形を用いた。液滴を移動させる表面を有する基板と、第１の電極と、第２の電極とを有する装置とし、基板の一方の面の側に、第１の電極を配置し、基板の他方の面の側に、第２の電極を配置して、第１の電極と第２の電極のうち少なくとも一方は、基板の表面を移動する液滴が接触しないように空間を隔てて配置し、基板において空間を有する側の表面に液滴を形成し、第１の電極と第２の電極に変動電圧を与えて、液滴には変動電界を印加することにより、本液滴が撹拌しながら移動することを特徴とする微量液滴撹拌移動技術でエレクトロウェッティングと異なる技術であることを確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年の最も大きな成果は、基本的なメカニズムの解明ができたことである。また、エレクトロウェッティング技術との差異を明確にすることができたことも大きい。概要説明として、エレクトロウェッティング技術は、印加電圧を増大供給すると、微量液滴と接する基板とで構成される接触角は小さくなることが知られている。一方、本技術は電界によって生じる吸引力によって液滴形状の変化する駆動源のため、高い電圧を増大させて、非接触に与えると接触角が大となることから、全く異なるメカニズムであることが明確になった。本年度はおおむね順調に研究が推移しているものと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
微量液滴における移動中における撹拌挙動 並びに、反応の迅速化という最終到達点が得られるか否かを実験をベースに検証する。さらに最適な移動電界環境を見出すこと。試料の環境状態における配慮も検証するべきと考える。微量液滴における蒸散現象も検証したいと考える。また、最終年度は再現性についても深めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2018 年度は初年度で有ったため、本メカニズム解明に重きをおき、基本的な動作メカニズム解明に関わる基礎的な実験に重きを置いた。こうしたことから、従来技術との差異を明確に切り分けできることが判明できた。よって今後2019年より本格的な実験活動を行うとともに研究成果の公表に充てる。
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