μ-フローシステム用化学発光検出器の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555231
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 木羽 信敏 山梨大学, 工学部, 教授 (20020505)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦 信夫 株式会社相馬光学, 代表取締役 ; 谷 和江 山梨大学, 工学部, 助教授 (60115318) ; 山根 兵 山梨大学, 教育人間科学部, 教授 (10020405) ; 米澤 栄一 株式会社富士電機総合研究所, 材料技術研究所, 研究マネージャ
• Keywords: フロー法 / マイクロTAS / 科学発光 / 検出器 / 小型化

Research Abstract

下記の10工程でマイクロチップを作製した。1)シリコンウエハー(φ4インチ、厚さ525μm)へ貫通穴(流入液用、流出液用、径500μm)形成(超音波加工工程)。2)熱酸化膜形成工程。3)表面レジストパターニング工程。4)酸化膜エッチング工程。5)Siエッチング工程。6)レジスト除去工程。7)熱酸化膜エッチング工程。8)チャネルへの電極用白金の電着工程。9)ガラス板(厚さ515μmパイレックス)の静電陽極接合工程。10)流入用、流出用コネクターの接着工程。マイクロチャネルは幅150μm、深さ20μmで直線形とスパイラル形を作製した。直線形は、流路長10mmで2穴(流入用と流出用)と流路長20mmで3穴(流入用2個と流出用1個)の2種類を作製した。スパイラル形は流路長50と100cmの2種類を作製した。
市販化学発光検出器をチップ装着可能に改良し、光電子増倍管の前面にチップのガラス面を密着させて、マイクロフローシステム用化学発光検出器として使用した。化学発光反応はペルオキシダーゼ(EC1.11.1.7)を触媒とする過酸化水素-ルミノール化学発光反応とアミノフェナンスレンを発光体とする過酸化水素-過シュウ酸エステル化学発光反応を検討した。
発光強度は、流速が増加すると拡散による試料ゾーンの広がりのため低下した。流路長1cmのチップで、試料量200nLの10^<-8>M過酸化水素を流速10μL/minで、分析速度300/hで測定できるμ-フローシステム用化学発光検出器の試作に成功した。
スパイラル形のフローセルは、流路長50cmと100cmでは発光強度に大きな差がなかったが、流路長100cmでは圧損出が大きく、液漏れのトラブルが頻発した。遅い化学発光反応のモニターには流路長の長いフローセルが必要なので、このようなフローセルを組み込んだ検出器の開発には50kg/cm^2程度の耐圧性の接続システムが必要であった。
これらの検出器を用いて、過酸化水素を生成する酸化酵素反応を組み合わせて、微量な酸化酵素の基質のフローインジェクション分析法による迅速定量を開発した。グルタミン酸およびヒスタミンの定量に応用した。

Research Products

• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Flow-through Chemiluminescence Sensor Using Immobilized Oxidases for the Selective Determination of L-Glutamate in a Flow-Injection・・・"Analytical Sciences. 17. 929-933 (2001)
• [Publications] Yoshinori Sekiguchi: "Flow-through Chemiluminescence Sensor Using Immobilized Histamine Oxidase From Arthrobacter crystallopoietes KAIT-B007 and・・・"Analytical Sciences. 17. 1161-1164 (2001)