相変態を利用した液体供給による液架橋マイクロマニピュレーション手法

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マイクロメートル以下の微小物体マニピュレーション手法の多くは固体間凝着現象の影響を受けゴ表面粗さのバラツキなど不確定要素が多く,再現性の高いものではなからた.研究代表者および分担者らは,その不確定要素を除く方法として,液架橋力を利用した手法を提案し,理論的な検討を行ってきた.しかし,微小量の液体(液滴)をプローブ先端などに供給することは容易ではなく,多数の微小物体操作に耐えうる機構を実現するのは困難ときれてきた.そこで,本研究では,液体供給の方法として水の相変態を用いた液架橋マイクロマニピュレニション手法を提案し,その可能性,適用範囲などを明らかにすることを目的とする.本年度は,相変態を利用し準液体供給による液架橋マイクロマニピュレーションシステムにおける微小液滴析出の高速化・安定化について理論・実験の両面から検討を行った.具体的には,実験システムはマイクロステージと光学式実体ビデオ顕微鏡とから構成され,ステージ上には銅製の基板を配置した.基板裏側にペルチェ素子を取付け冷却・加熱が出来るようにし,冷却効率を上げるためにヒートシンクを付加した.このシステムを用いて微小液滴を冷却による結露によって析出させ安定化させる実験を行った.結果,ペルチェ素子を用いた冷却・加熱により,約1ピコリットルの液体(微小液滴)の凝集・蒸発を制御することが可能であることを実証し,微小液滴供給の高連化の可能性について定量的なデータを示した.また,今後の「相変態を利用した液体供給による液架橋マイクロマニュピレーショシ」における液体供給システムに関する設計指針を得ることに成功した.