微細加工技術による新規微小平板電気泳動デバイスの開発

利用微细加工技术开发新型微孔板电泳装置

• 批准号: 11750687
• 负责人: 村上 裕二
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750687/
• 关键词: μTAS; 希釈; キャピラリー電気泳動; Lab-on-a-chip; PDMS; バイパス構造; オンチップCE; エンザイムイムノアッセイ; アイソザイム分析; アルカリフォスファターゼ; ポイントオブケア検査

近年、医療、環境、食品、計測などの分野で、その場で分析が行える装置が求められている。そのような装置の実現には小型化、迅速化、簡便化が不可欠である。半導体微細加工を用いたオンチップCE技術では、キャピラリー形状の自由度を活用することによって作製工程を変えることなく、容易に複雑な分岐や合流、集積化ができ、これまでのCEにない機能を持たせることが可能であると考えられている。ところで定量分析において試料濃度が分析装置の測定レンジを上回る場合には希釈操作を行わなければならないが、チップ上の簡素な機構で希釈操作を実現した例はない。そこで本研究ではチップの構造の自由度を生かしたバイパス構造による希釈経路の設計を検討し、開発することを目的とした。微細加工技術によりμTAS分野で典型的なオンチップCEの構造を作製し、その一部に本流:支流が1:2になるようにバイパス構造を設けた。基材にはガラスの他PDMSも用いた。試料としてフルオレセイン溶液を用い、実体蛍光顕微鏡または倒立型蛍光顕微鏡を通してCCDカメラや光電子増倍管などにより測定した。ガラス、およびポリマーの微細加工技術により作製したチップを用いて希釈回路を観察した結果、希釈が行われていることを視覚的に確認することができた。また光電子増倍管での検出を行った結果、本流とバイパスに分岐したそれぞれのサンプルの通過時間比は1:3.8、半値幅は等しく、ピーク高さ比は2.9:1、ピーク面積比は3.6:1となった。理論値との比較から通過時間比と半値幅はほぼ理論どおりであり、ピークの高さ、面積比は、軸方向分散により、理論値の2:1とずいぶん離れていたが、このずれは屈曲構造の工夫により回避できると考えられる。このように微細加工技術によりバイパス構造を有する新規微小平板電気泳動デバイスを開発し、この構造により電源などの外部装置を増やすことなく希釈機能の付加が可能であることが示した。

近年来，人们对可以在医学，环境，食物和测量领域的现场进行分析的设备需求。要实现此类设备，小型化，速度和简化至关重要。借助使用半导体的芯片技术，可以轻松地利用毛细管形状的自由，复杂的分支，汇合和集成，而无需更改制造过程，并且可以轻松实现毛细管形状的自由，并且在以前的CES中找不到的功能。顺便说一句，在定量分析中，如果样品浓度超过了分析仪的测量范围，则必须进行稀释操作，但是从来没有有一个简单机制的示例。因此，这项研究旨在使用利用芯片结构自由的旁路结构来研究和开发稀释路径的设计。使用微结构技术制造了μTAS场中典型的片上结构，并提供了一部分结构的旁路结构，以使主流：支流为1：2。除玻璃外，PDM还被用作底物。将荧光素溶液用作样品，并使用CCD摄像头或光电倍增管通过身体荧光显微镜或倒荧光显微镜进行测量。使用使用微加工技术制成的玻璃和聚合物制成的芯片观察到稀释电路，并且可以在视觉上确认正在执行稀释。此外，使用光电倍增管的检测表明，分支到主流的样品的传递时间比为1：3.8，最大宽度的宽度相等，峰高比为2.9：1，峰面积比为3.6：1。与理论值相比，经过的时间比和半值宽度几乎是理论上的，尽管峰高和面积比与轴向分散剂时在2：1时的理论值大不相同，但可以通过浓料结构的独创性来避免这种偏差。这样，使用微加工技术开发了具有旁路结构的新型微型电泳装置，并且已经表明，该结构允许在不增加外部设备（例如电源）的情况下添加稀释功能。