マイクロ気液・プラズマ流体素子のグローバル集積化による高感度元素検出システム開発

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バイオ研究、創薬、医療、環境などの広い分野で必要な分析作業に要するコストや時間を数桁に及ぶ革新的レベルで短縮可能なμTAS(Micro Total Analysis System)呼ばれる技術が、欧米を中心に急速に発展している。マイクロ化学分析チップを汎用性の高い測定装置にするためにはICP発光分析装置や質量分析装置並みのppm〜ppbクラスの感度をもつ検出モジュールを集積化することが必要になる。本研究では申請者がこれまでに研究開発を進めてきたマイクロプラズマ源、マイクロキャピラリー電気泳動、マイクロネブライザーインターフェイスやプラズマ駆動電源整合回路をチップ化し、集積化することによりシステム全体を小型化し、携帯可能な高感度分析システムを実現して再現性や検出感度などの特性を評価し、血液化学検査の中でも緊急検査項目である血清成分の高精度測定やオンサイト環境分析への応用を目指している。最終年度にあたる本年度は高機能マイクロ分析システムの実現のため、マイクロプラズマ源とその周辺デバイスの開発を進め、大気圧マイクロプラズマ源の小型化を実現し、水溶液中のNaの検出限界として400ppbを達成するなど水溶液試料中の微量元素検出への応用の可能性を示すことができた。更に、マイクロ分析システムの作製に不可欠な微細加工技術についても従来の半導体加工技術にとらわれない新規なプロセスの開発を進め、マイクロプラズマジェットを用いたマスクレス加工システムの可能性を示した。また、新規なドライエッチングケミストリーによるパーマロイ薄膜の微細加工法を研究し、微細磁気デバイスをマイクロ流体デバイスに集積化したアフィニティアッセイ用磁気ビーズ操作デバイスを開発し、その動作を実証した。