マイクロ流路内ゼータ電位のインライン計測デバイスの開発研究

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MEMS技術の急速な進展により,マイクロチャネルを多数配置したマイクロ流体デバイスの超集積化が試みられているが,反応,混合や分離等の様々な機能効率の飛躍的な向上のためには,マイクロチャネル内流動構造の詳細な解明が必要不可欠である.研究代表者の一連の研究より,マイクロチャネル壁面ゼータ電位時空間分布が流動構造に影響を与えることが明らかとなってきたが,本研究では,マイクロチャネル壁面ゼータ電位の簡易計測手法の提案,そして壁面ゼータ電位が電気浸透流流動構造に及ぼす影響を実験的に解明を行った.汎用性が高いPDMSチップにホウケイ酸ガラスをスパッタすることにより,ホウケイ酸ガラスと貼り合わせてマイクロチャネルを形成する際にゼータ電位が一様となるようにデバイスを設計し,電流モニタリング法とマイクロPIV(粒子画像流速計)とを併用することにより,壁面ゼータ電位計測法の提案を行った.更に,エバネッセント波とかご化蛍光色素を併用した分子タギング法の開発を行い,電界を印加した際に発生する電気浸透流の速度およびゼータ電位との関係を定量的に明らかにした.対物レンズ式エバネッセント波発生システムを開発し,紫外光レーザをスリット介して照射した領域のみかご化蛍光色素を励起させ,電気浸透流速度および色素の拡散係数の計測を行った.壁面ゼータ電位の増加に伴い,電気浸透流速度が増加し,深さ方向の色素拡散が顕著となることが明らかとなった.