マイクロチャンネルの分岐構造を利用した高分子微粒子生成法に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310100
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鳥居 徹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60172227)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樋口 俊郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10111569)
• Keywords: 微粒子 / 単分散 / 微小液滴 / マイクロチャンネル / 微小流体素子 / モノマー / ガラス加工 / マイクロマシン

Research Abstract

産業界では、さまざまな種類のポリマー微粒子が化学、電子、医療などの分野で使われているが、粒径が10μmから100μmのポリマー微粒子については粒径の単分散性がよく、生産性の良い製造方法が確立していない。本研究では、マイクロチャンネル分岐構造を利用して、モノマー液滴を生成し、固化を行うことにより単分散ポリマー微粒子を生産するものである。T字型のガラス製マイクロチャンネルを機械加工にて作成し、連続相側および分散相側の流量を変化させることにより、幅広い範囲でW/O型液滴の粒径を制御できるデバイス開発に成功し、現在はおよそ粒径400μmより最小径で40μmまで生成することが出来た。これは、マイクロチャンネルを流れる流体の勇断力を利用して、液滴を生成するもので、流速を変えることにより剪断力を変化させて生成する液滴の粒子径を制御できることが示された。同デバイスを利用して、ポリマー原料の微小液滴を生成し、これを重合させて高分子微粒子を生成することに成功している。得られた微粒子のばらつきは、変動係数で2%以下であり、条件によっては1%以下のものもある。このように、極めて単分散性の高い微粒子の生成を行うことが出来るようになった。生成速度は現時点で秒間3000個前後に達するなど高い生成速度を実現できた。更に微小な液滴を生成するために、ウエットエッチングによりガラスマイクロチャンネルを作成して、液滴生成を行っており、現在液滴生成条件を明らかにしている段階である

Research Products

• [Publications] Takasi Nisisako, Toru Torii, Toshiro Higuchi: "Novel Microreactors for Functional Polymer Beads"Chemical Engineering Journal. (in press, web上では公開中).
• [Publications] Takasi Nisisako, Toru Torii, Toshiro Higuchi: "Preparation of Micro Droplets for Droplet-Based Biochemical Systems"Proceedings of the 1^<st> International Congress on Bio-Nanointerface. 104 (2003)