筑波大学 数理物質科学研究科
鈴木･福田研究室
電気化学的集積化微小送液機構の研究
研究目的
高度なmTASあるいはLab-on-a-chipに不可欠な構成要素となる送液用マイクロポンプ、マイクロバルブは現状では構造が複雑なものが多く、微小化には限界があり、微小チップ上に搭載するのは必ずしも容易ではない。また、構造が複雑になるほど、信頼性、耐久性に問題を生じやすいため、ポンプ、バルブのようなアクチュエータはできる限り単純な構造で実現する事が好ましい。そこで本研究では、水の電気分解を利用することで、単純な構造でありながら極めて精度の高い、電気化学的マイクロポンプの作製し、またこれらを集積化した、ワンチップで複数のサンプルの吸引・送液から合成までを行う集積化微小送液機構の実現を目的とした。
研究内容
本研究ではフォトリソグラフィーなどマイクロマシンニング技術を用いデバイスを作製し、その評価を行った。水素ガスの生成・消滅には三電極系を使用し、電極電位を設定することで精密な吸引・排出動作が可能となっている。
また、これら、マイクロポンプ二個およびマイクロバルブ４個を20 mm×20 mmのチップ上に集積し、Y字型流路上で混合させるデバイスを作製した。このデバイスの機能確認として、ATPとLuciferinを含む溶液１と、Luciferase酵素を含む溶液２を混合させる実験を行ったところ、Luciferin-Luciferase反応による発光を確認できた。
バブルポンプの動作原理
バブル型シリンジポンプの模式図と動作の様子
[参考資料]
Hiroaki Suzuki, and
Rei Yoneyama“Integrated microfluidic system with electrochemically actuated
on-chip pumps and valves,”
SENSORS AND ACTUATORS
B-CHEMICAL 96 (1-2): 38-45 NOV 15 2003