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

微通道zeta电位在线测量装置的研制

基本信息

批准号：
18656070
负责人：
佐藤洋平
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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.

随着MEMS技术的快速发展，已经尝试了微流体设备与许多微观通道的超整合，但是为了显着提高各种功能效率，例如反应，混合和分离，对于微观通道中的流动结构至关重要。一系列研究人员透露，微通道壁Zeta电位的时空分布会影响流动结构。在这项研究中，我们提出了一种测量壁Zeta电位的简单方法，并通过实验阐明了壁Zeta电位对电流动流量结构的影响。通过将硼硅酸盐玻璃溅到高度用途的PDM芯片上，我们可以将其连接到硼硅酸盐玻璃上。该设备的设计使Zeta电势在形成时是均匀的，并且通过使用电流监测和Micropiv（粒子图像流量计）来测量壁Zeta电位。此外，开发了一种分子标记方法，该方法结合了渐射波和切碎的荧光染料，定量阐明了应用电场时产生的电流流量速度和定量揭示ZETA电位时产生的电流流量的关系。开发了一个物镜晶状体类型的渐射波产生系统，并激发了用紫外线激光照射的面积荧光染料激发，并且测量了染料的电流量速度和染料的扩散系数。随着壁Zeta电势的增加，电渗流流速度增加，并且在深度方向上的染料扩散变得更加明显。