μ-フローシステム用化学発光検出器の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555231
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 木羽 信敏 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (20020505)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦 信夫 株式会社相馬光学, 研究担当取締役 ; 谷 和江 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 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, 機能デバイス研究所, 研究マネージャ
• Keywords: フロー法 / マイクロ流体システム / 化学発光検出 / 検出器 / 小型化 / 過酸化水素 / ハイスループット分析 / 固定化酵素

Research Abstract

下記の10工程で作製したマイクロチップを市販化学発光検出器をμ-フローセル装着可能に改良し、光電子増倍管の前面にチップのガラス面を密着させて、μ-フローシステム用化学発光検出器として使用した。
1)シリコンウエハーへ貫通穴形成。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、長さ50cmのスパイラル形を作製した。
また、これの簡易型として、各種内径の透明フューズドシリカキャピラリーをスパイラル状にしてフローセルとして利用した。キャピラリーの脆弱さ及びコネクターからの液漏れの為、内径50μmで流路長25cmまでの実用で安定に使用できるフローセルの作製が可能であった。
化学発光反応はペルオキシダーゼ(EC 1.11.1.7)を触媒とする過酸化水素-ルミノール化学発光反応を検討した。また、固定化担体として、チタニア、タルサイトを検討した。
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が、全発光量(ピーク面積)は増加した。マイクロチップフローセルでは、試料量200nLの5x10^<-9>M過酸化水素を流速10μL/minで、分析速度315/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。また、キャピラリーフローセルでは、流路長が短く、滞留時間が少ないため、試料量200nLの10^<-8>Mの過酸化水素を流速25μL/minで、分析速度350/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。キャピラリーフローセルの場合、液漏れトラブルの発生の恐れが無いので、高流速での測定が可能であり、より迅速分析に適用できる検出器である。

Research Products

• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Flow-through Chemiluminescence Sensor Using Immobilized Oxidases for the Selective Determination of L-Glutamate in a Flow-Injection System."Analytical Sciences. 17. 929-933 (2001)
• [Publications] Yoshinori Sekiguchi: "Flow-through Chemiluminescence Sensor Using Immobilized Histamine Oxidase from Arthrobacter crystallopoietes KAIT-B-007 and Peroxidase for Selective Determination of Histamine."Analytical Sciences. 17. 1161-1164 (2001)
• [Publications] Kazue Tani: "Evaluation of Titania as an Ion-Exchanger and as a Ligand-Exchanger in HPLC."Chromatographia. 55. 33-37 (2002)
• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Chemiluminometric Sensor for Simultaneous Determination of L-Glutamate and L-Lysine with Immobilized Oxidases in a Flow Injection System."Analytical Chemistry. 74. 1269-1274 (2002)
• [Publications] Ariumi Kawamoto: "Regeneration and Reuse of Hydrotalcite-Like Anion Exchanger with High Selectivity to Phosphate Anion."Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan. 10. 167-172 (2003)
• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Flow-through Micro Sensor Using Immobilized Peroxidase with Chemiluminometric FIA System for Determining Hydrogen Peroxide."Analytical Sciences. 19. 823-827 (2003)
• [Publications] Kazue Tani: "Retention Behavior of Monosaccharides and Disaccharides on Titania."Chromatographia. 57. 409-412 (2003)
• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Simultaneous Determination of D-Glucose and 3-Hydroxybutyrate by Chemiluminescence Detection with Immobilized Enzymes in Flow Injection System."Analytical Sciences. 19. 1203-1206 (2003)
• [Publications] 加藤智和: "化学発光検出/高速液体クロマトグラフィーによるマルトオリゴ糖の高感度定量"分析化学. 52. 741-745 (2003)
• [Publications] Nobutoshi Kiba: "Simultaneous Determination of Choline and Acetylcholine Based on a Trienzyme Chemiluminometric Biosensor in a Single Line Flow Injection System."Analytical Sciences. 19. 1647-1651 (2003)