微量液滴形成技術を用いた多色蛍光ビーズ調製技術の開発とゲノム解析への応用

利用微滴形成技术开发多色荧光珠制备技术及其在基因组分析中的应用

基本信息

批准号：
15656097
负责人：
水野彰
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Toyohashi University of Technology (2004)Okazaki National Research Institutes (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

多種類の蛍光ナノパーティクルを正確な混合比で抱埋した多色蛍光ビーズの作製を目指し、混合液滴形成技術の研究を進めている。基板表面上の液滴位置精度を高めることは、混合プロセスの安定性につながると考えられる。そこで、平成16年度は、外部電極付キャピラリーを利用し、液滴位置精度を向上させるための研究を重点的に実施した。本研究で用いられた外部電極付キャピラリーは、ガラスキャピラリーの外表面へのアルミニウム蒸着により作製されている。静電式の液滴形成法では、キャピラリー内の溶液と基板の間にパルス電圧(V_1:ノズル側が正極)を印加される。その結果、キャピラリー先端の溶液界面が円錐状に変形してTaylor Coneを形成し、その先端から射出されたジェット流が基板上に蓄積して液滴となる。外部電極付キャピラリーの場合、V_1に加え、+V_2が外部電極に印加される。バイアス電圧V_1(=V_2-V_1)が正の場合、キャピラリー先端の溶液界面の表面電荷が中心に集中し、界面中心が更に強く引き出される。このような作用が、Taylor Coneの形状を更に急峻にし、その先端から射出されるジェット流を安定化させると同時に、ジェット流を細くする。こうして、極微量の液滴が、所望の位置に高精度に形成されるようになる。実験の結果、液滴形成位置の精度は、液滴位置座標の標準偏差を指標とすると、外部電極無しの場合0.28μmであったものが、0.22μmに改善された。基板移動と連続的なジェット形成を組み合わせて描画した線の太さを計測することにより、ジェット流を細くする効果を評価した。その結果、外部電極無しの場合、太さは5.5μmであったが、外部電極付では3.5μmに減少した。以上の知見は、広く捉えれば、基板表面上での高精細なパターニングを改善するものであり、例えば高密度のマイクロアレイ作製、電子デバイスの配線パターニング、あるいは偽造防止用の印刷技術といった方向への展開も期待される。

我们正在研究混合液滴形成技术，目的是制造以精确混合比例嵌入各种类型荧光纳米颗粒的多色荧光珠。据信，增加基板表面上液滴位置的精确度会导致混合过程的稳定性。因此，2004年，我们重点研究使用带有外部电极的毛细管来提高液滴位置精度。本研究中使用的带有外部电极的毛细管是通过在玻璃毛细管的外表面上进行铝气相沉积而制成的。在静电液滴形成方法中，在毛细管中的溶液和基板之间施加脉冲电压（V_1：喷嘴侧的正极）。结果，毛细管尖端处的溶液界面变形为圆锥形，形成泰勒锥，从尖端喷出的射流积聚在基板上并成为液滴。对于带有外部电极的毛细管，除了V_1之外，还向外部电极施加+V_2。当偏压V_1(=V_2-V_1)为正时，毛细管尖端溶液界面的表面电荷集中在中心，界面中心被抽出的程度更强。这一作用使得泰勒锥的形状更加陡峭，稳定了从其尖端射出的喷射流，同时使喷射流变细。通过这种方式，可以在所需位置高精度地形成极小的液滴。实验结果，以液滴位置坐标的标准偏差为指标，液滴形成位置的精度从没有外部电极的0.28μm提高到0.22μm。通过测量结合基板移动和连续喷射形成所绘制的线的厚度来评估喷射流变细的效果。结果，在没有外部电极的情况下，厚度为5.5μm，但是在有外部电极的情况下，厚度减小到3.5μm。从广义上讲，上述发现将改善基板表面的高清图案，并可能导致高密度微阵列生产、电子设备的布线图案或防止伪造的印刷技术等领域的发展。预期的。