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

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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。