都市環境大気モニタリングに適する多機能化学集積チップの創製

打造适合城市环境大气监测的多功能化学集成芯片

• 批准号: 14040217
• 负责人: 伊永 隆史
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14040217/
• 关键词: 人間生活環境; マイクロ・ナノデバイス; 大気モニタリング; 有害化学物質; ポリマー素材; 大気測定チップ

本研究ではLob-on-a-Chip技術を用いた大気中有害物質のモニタリング装置の開発を目的とする。本年度は、NO_2測定チップの反応系の確立とこれまでに開発した石英製NO_2測定チップのポリマー素材化を行った。反応系についてはpH調節機能を新たに集積し、亜硝酸イオン(NO_2)濃度のチップ上高感度測定を実現した。これを環境水中のNO_2測定に応用したところ、ザルツマン法を用いた公定法と同程度の測定値を得た。ポリマー素材を用いたマイクロチップは、使用できる有機溶媒が制限されるという欠点はあるものの、Si/SiO_2材料に較べて安価に大量生産を行うことができ必要に応じたディスポーザブルな使用を可能とする。また作製には射出成形を行うことで、再現性よくチップを作製でき、したがって測定値の再現性へとつながることになる。チップ本体にPMMA(polymethylmethacrylale)を用いた。PMMAは92〜93%と高い光線透過率をもち、また優れた形成性を有するため、チップ上光検出および高い加工精度が期待できる。ガス捕集に際し捕集溶液と大気との接触が行われるガス捕集分離膜にはPTFE(p)olyterafluoroethylene)製メンブレンフィルター(厚み0.07mm,孔サイズ0.1μm)を用いた。このガス捕集チップを用い大気中NO_2のモニタリング実験を行った。市販の測定器と同時に測定を行ったところ、NO_2測定値に同様の経時変化が得られた。このことから今回作製したポリマーチップで良好にガス捕集が行われたことが示された。また効率のよいガス捕集を達成するために、ガス捕集チップにおいてガス捕集が行われる捕集口の形状について、テーパー形成や捕集口の深さの比較といった検討を行った。捕集口にテーパーを施すことで、ガス捕集分離膜上での拡散を促進させ、捕集量の増加がみられた。また捕集口深さについては1mmから2mmにするとガス捕集分離膜上での拡散が阻害されて捕集量が減少することかわかった。これらの検討からポリマー製NO_2測定チッブについて、最適なガス捕集部の設計を行い、さらに、反応・検出まで含めたチップ全体としての設計を行った。

This study で は を Lob - on - a - Chip technology with い た harmful substances in the big 気 の モ ニ タ リ ン グ device の open 発 を purpose と す る. は this year, determination of NO_2 チ ッ プ の anti 応 is の establish と こ れ ま で に open 発 し た stone determination of imperial NO_2 チ ッ プ の ポ リ マ ー material change line を っ た. Anti 応 department に つ い て は pH adjustment function を new た に し deposition, 亜 nitrate イ オ ン (NO_2) concentration の チ ッ プ Gao Gan degrees on the determination of を be presently し た. の こ れ を environment water determination of NO_2 に 応 with し た と こ ろ, ザ ル ツ マ を ン method with い た male と set method with degree of の on determination of numerical を た. を ポ リ マ ー material with い た マ イ ク ロ チ ッ プ は, use で き る organic solvent limitations が さ れ る と い う points less は あ る も の の and Si/SiO_2 material に べ て Ann 価 に mass production line を う こ と が で き necessary に 応 じ た デ ィ ス ポ ー ザ ブ ル な may use を と す る. ま た cropping に は injection molding line を う こ と で, reproducibility よ く チ ッ プ を cropping で き, し た が っ て on determination of numerical の reproducibility へ と つ な が る こ と に な る. Youdaoplaceholder0 ontology にPMMA(polymethylmethacrylale)を use チップ た. PMMA は 92 ~ 93% と い high light transmittance を も ち, ま た optimal れ た formative を have す る た め, チ ッ プ glazing 検 out お よ び high machining accuracy が い expect で き る. ガ ス capture に interstate し capture solution と big 気 と の line contact が わ れ る ガ ス capture membrane に は PTFE (p) olyterafluoroethylene) system メ ン ブ レ ン フ ィ ル タ ー (み 0.07 mm thick, hole サ イ ズ 0.1 microns) を with い た. <s:1> ガス ガス capture チップを using no ₂ of モニタリ グ グ experiment を to った. The commercially available <s:1> measuring instrument と simultaneously measures を with に and ったと ろ ろ, and the measurement value of no ₂ に is changed over time が in the same way to obtain られた. こ の こ と か ら today back to cropping し た ポ リ マ ー チ ッ プ で good に ガ ス capture が line わ れ た こ と が shown さ れ た. ま た sharper rate の よ い ガ ス を capture a す る た め に, ガ ス capture チ ッ プ に お い て ガ ス capture が line わ れ る capture の mouth shape に つ い て, テ ー パ formed ー や capture mouth の さ の is と い っ た 検 line for を っ た. Capture mouth に テ ー パ ー を shi す こ と で, ガ ス capture separation membrane で の scattered を company, promote さ せ and capture amount の raised が み ら れ た. ま た capture mouth deep さ に つ い て は 1 mm か ら 2 mm に す る と ガ ス capture separation membrane で の company, scattered が resistance against さ れ て capture amount が reduce す る こ と か わ か っ た. こ れ ら の 検 please か ら ポ リ マ ー system determination of NO_2 チ ッ ブ に つ い て, optimum な ガ ス catching JiBu の design を い, さ ら に, anti 応 検 out ま で containing め た チ ッ プ all と し て の line design を っ た.

项目成果

Yi, Yang: "Distribution of Polynuclear-Aromatic Hydrocarbons (PAHs) In the Soil of Tokushima, Japan"Water, Air and Soil Pollution. 138. 51-60 (2002)

易阳：“日本德岛土壤中多环芳烃（PAHs）的分布”水、空气和土壤污染。

Y.Takabayashi: "Development and Optimization of Air-Pollutant Monitoring Device Incorporating with Microchip"Micro Total Analysis Systems 2002. Vol.1. 533-535 (2002)

Y.Takabayashi：“微芯片空气污染物监测装置的开发与优化”微型全分析系统2002年第1卷。

Y.Takabayashi: "Development and Optimization of a Lob-on-a-Chip Device for Measurement of trace Nitrogen Dioxide Gas in the Atmosphere"Anal. Chem. (掲載予定). (2003)

Y.Takabayashi：“用于测量大气中痕量二氧化氮的片上装置的开发和优化”《化学》（即将出版）。

Y.Ono: "Development and Evaluation of a Gas Absorption Microchip using porous gloss plate"Micro Total Analysis Systems 2002. Vol.1. 530-532 (2002)

Y.Ono：“使用多孔光泽板的气体吸收微芯片的开发和评估”Micro Total Analysis Systems 2002。Vol.1。

H.Masaki: "Development of Micro Detector for Benzo [A] Pyrene Monitoring"Micro Total Analysis Systems 2002. Vol.1. 527-529 (2002)

H.Masaki：“用于苯并[A]芘监测的微型检测器的开发”Micro Total Analysis Systems 2002。Vol.1。