Research on Paper-Based analytical Chip for Blood Viscosity Using micro PADs Technology

利用微型PADs技术的纸基血液粘度分析芯片的研究

基本信息

批准号：
21K12729
负责人：
坂本憲児
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12729/
关键词：
microTAS microPADs 血液物性値測定紙媒体チップ PaperMEMS 紙媒体検査チップ

项目摘要

本年度の研究では「極微量での吸水量制限」「電極センサの集積化と測定」「測定チップの試作および基礎測定」に関して研究を行った。昨年度行ったステンレス鋳型を用いた流路幅1mm（吸水量約5μL程度）の吸水領域の作製手法をベースに、吸水量の安定化を研究した。流動速度が遅いとサンプルの蒸発が起こるため、蒸発を避ける観点から流路幅は約3mmで作製し、吸水量約20μLで誤差は約5％に制御することが出来た。また5μL以下の吸水量制限には、本技術のステンレス鋳型の手法を微細化および紙媒体の基材変更による対応を考えており、今後継続調査の予定である。吸水流路の流動速度については、矩形流路内の流体挙動が重要になる。このため矩形流路中での流体挙動に関する解析研究を行い、その成果を応用物理学会で発表した。電極形成は蒸着方法とスクリーン印刷＋めっき方法で行い、スクリーン印刷＋めっきの方法により、幅0.5mmサイズの電極形成に成功した。めっき手法により形成しているため、紙繊維の内部にまで電極形成が行われる事を確認した。これによりサンプル溶液との接触面積を増やし、接触抵抗を減らすことが可能となった。これらの吸水量制限（約20μL）および電極形成（幅0.5mm）が可能になったため、測定用のチップ試作を行った。紙媒体流路にそって櫛歯状に電極を配置し、サンプル流動に沿って電気伝導率を測定できる構造に作製した。作製した試作チップでNaCl溶液の電気伝導率の計測を行い、NaCl濃度による伝導率の変化を測定可能な事を確認した。これらの測定技術およびチップ形状に関しては特許を出願した。

今年的研究是针对“极少量的限制吸水”，“电极传感器的整合和测量”，“原型和测量芯片的基本测量”。基于使用去年进行的不锈钢模具制备以1mm（约5μl）为1mm（约5μl）的吸水区域的方法，我们研究了吸水量的稳定。由于样品的蒸发是在流速缓慢时发生的，因此将流动路径宽度大约为3 mm以避免蒸发，并且可以将吸收约为20μl的误差控制至约5％。此外，我们正在考虑采取措施将吸水量限制为小于5μL，通过将该技术的不锈钢模具方法微型化并改变纸张培养基的底物，我们计划将来继续进行研究。关于吸水通道的流速，矩形通道内的流体行为很重要。因此，对矩形流量通道中的流体行为进行了分析研究，结果在应用物理学协会中介绍。使用蒸气沉积法，丝网印刷 +电镀方法以及丝网印刷 +镀层方法形成电极，成功形成了0.5 mm的宽度。由于膜是通过镀层方法形成的，因此可以证实甚至在纸纤维中也会形成电极。这允许与样品溶液接触区域增加，并降低接触电阻。由于这些吸水极限（约20μl）和电极形成（宽度为0.5 mm）已成为可能，因此进行了测量芯片以进行测量。沿纸中流程路径以梳状形状排列电极，并制作结构以测量沿着样品流量的电导率。使用制备的原型芯片测量NaCl溶液的电导率，并证实可以测量NaCl浓度引起的电导率变化。这些测量技术和芯片形状已申请了专利。