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自律制御型微粒子含有液滴生成デバイスの開発と微小液滴生成メカニズムの解明

自主控制含微粒液滴生成装置的开发及微液滴生成机理的阐明

基本信息

批准号：
22K14159
负责人：
岡本俊哉
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、定常回転で動作する微粒子含有微小液滴の生成デバイスの開発とそのメカニズム解明を目標としている。微粒子含有微小液滴の生成は、デジタルELISAといった超高感度な化学分析や、単一細胞の解析などの要素技術として応用可能である。これを定常回転で動作する遠心マイクロ流体デバイスで実現することで、簡便にその技術を利用することができるようになり、バイオ分野の発展や人々の健康維持に大きく貢献することができる。本年度は、その基盤技術となる微小液滴の生成プロセスの検討を行った。生成の目標とするピコリットルオーダーの大きさの液滴では、遠心マイクロ流体デバイスで印加されるおよそ100Gの遠心場においても、表面力の影響を大きく受け、液体の挙動は、液体や流路の表面物性の影響が支配的となり、液滴を形成する微細構造に液体が入らない問題が生じた。そこで、細部へ侵入しやすい油相を予め微細構造へ導入し、その後、目的の液体を導入し、液体を置換することで、微細構造内へ液体を導入するというプロトコルを考案した。そして、このプロトコルを実行するデバイスを作製し、狙い通り、微細構造内に液体を導入可能であることを実証した。また、微小液滴を生成する容器も約1マイクロリットルと小さく、高精度な液体制御技術が必要となった。そこで、従来のサイフォンバルブを利用した液体の水位制御による液体置換方法を応用し、気液界面の制御部をさらに設けることによって、この微小な容器においても、液体置換を実行可能であることを実証した。

The purpose of this study is to clarify the formation and development of micro-particles containing micro-droplets during steady-state cycling. Microparticles contain tiny droplets, which can be used in ultra-sensitive chemical analysis, cell analysis and elemental analysis. This steady loop motion enables the development of telecentric fluid systems and facilitates the utilization of technologies that contribute greatly to the development and maintenance of human health. This year, we will conduct research on the formation of micro-droplets on the substrate technology. The purpose of generation is to generate large droplets of liquid, telecentric fluid, telecentric field of 100G, surface force, liquid motion, surface properties of liquid flow path, droplet formation, fine structure, liquid ingress, etc. The oil phase is introduced into the microstructure, and the liquid phase is introduced into the microstructure. It is possible to control the flow of liquid into the microstructure. A container for the generation of tiny droplets is necessary for high precision liquid control technology. The liquid replacement method for the use of liquid in the control of water level in small containers is proved to be feasible.