半導体レーザ・フォトダイオードを集積したセルソータマイクロチップに関する研究

集成半导体激光器和光电二极管的细胞分选微芯片的研究

• 批准号: 16710100
• 负责人: 上向井 正裕
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710100/
• 关键词: 半導体レーザ; 集積デバイス; 微小流路; セルソータ; マイクロチップ

本年度は各構成要素を組み合わせ、マイクロビーズ通過検出実験を行うことに重点を置いて研究し、以下の成果を得た。1.表面放射赤色分布ブラッグ反射型レーザGaInP量子井戸導波路構造基板を用い、微小流路照射に適した出力光が得られるシンプルな構成の表面放射赤色分布ブラッグ反射型レーザを設計・作製した。量子井戸選択的無秩序化により受動導波路吸収損失を低減するとともに、半導体微細加工技術により周期0.2μmの曲線表面グレーティングを作製した。CW駆動によりしきい値28mA、波長654nm(サイドモード抑圧比36dB)で単一モード発振し、微小流路照射に適した表面放射光が得られた。2.微小流路マイクロチップガラス基板上に厚膜フォトレジストを用いて微小流路の型を形成した。これに透明で平滑面に自己吸着性のあるPDMS(シリコーンゴムの一種)を流し込んで硬化させ、型からはがした後、透明シートと貼り合わせて微小流路マイクロチップを作成した。これに6μm径マイクロビーズの懸濁液を流したところ、液漏れすることなく送液することに成功した。3.マイクロビーズ通過検出実験作製した表面放射赤色分布ブラッグ反射型レーザ、微小流路マイクロチップ、フォトダイオードを組み合わせ、微小流路にマイクロビーズ懸濁液を流してバイオ粒子検出の模擬実験を行った。レーザをCW駆動させ、レーザからの表面放射光を微小流路に照射し、フォトダイオードで受光した。マイクロビーズがレーザ光を遮ることによるフォトダイオード光電流の減少が観測され、単一マイクロビーズの通過検出に成功した。

今年，我们的研究重点是组合各个组件并进行微珠通过检测实验，并获得了以下结果。 1.面发射红光分布布拉格反射激光器 利用GaInP量子阱波导结构衬底，我们设计并制造了面发射红光分布布拉格反射激光器，其结构简单，可提供适合微通道照射的输出光。通过量子阱选择性无序化降低无源波导吸收损耗，并利用半导体微加工技术制作了周期为0.2 μm的曲面光栅。通过CW驱动，以28mA的阈值和654nm的波长实现单模振荡（边模抑制比36dB），并获得适合微通道照射的表面发射光。 2.微通道使用厚膜光致抗蚀剂在微芯片玻璃基板上形成微通道的模具。将透明且具有自粘性能的PDMS（一种硅橡胶）倒入模具中并固化，从模具上剥离后将其粘附到透明片上以形成微通道微芯片。当将直径为 6 μm 的微珠悬浮液倒入其中时，液体成功转移而没有泄漏。 3.微珠通过检测实验通过将制作的表面发射红色分布式布拉格反射激光器、微通道微芯片和光电二极管相结合，并使微珠悬浮液流过微通道，进行了生物颗粒检测的模拟实验。连续驱动激光器，激光器的表面发射光照射到微通道上，光被光电二极管接收。观察到由于微珠阻挡激光而导致光电二极管光电流下降，并且成功检测到单个微珠的通过。