PDMSを用いたマイクロ流体システムにおける光デバイスの集積化

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本研究は、シリコーンゴムを材料としたソフトリソグラフィ法を用いて、マイクロ流体回路を構成し、これに反応や分析結果を検出するための光源、検出器ならびに光導波路を集積化することを目指すものである。2年目の平成14年度には、昨年度に開発したPDMSを用いたマイクロレンズ構造と光ファイバとを組み合わせたマイクロチップについて、レンズの形状を曲率70μm〜160μmの範囲で変化させたデバイスを製作し、その詳細な評価を行った。流路内に蛍光色素を含む溶液を流し、これを光ファイバから導入する光によって励起し、流路から発せられる蛍光の計測を行った。その結果、変形が小さい場合には、レンズの近傍においては励起光強度が大きいが、ビームの広がりも同時に大きいため、レンズからの距離が遠い部分の検出には向かないこと、また、レンズ型が大きい場合には、レンズ近傍における光強度はさほど強くはならないが、レンズから離れた部分でもビームが広がらないため、レンズから離れたところまで複数の流路を同時に励起するなどの用途に適することが明らかになった。また、光源の集積化を行うため、昨年度より検討を進めてきた有機発光ダイオード(0LED : Organic Ljght Emitting Diode)を同一チップ上に製作する方法を開発し、上記のレンズ構造と組み合わせて計測を行うことによって、チップ上に集積化された検出系としての可能性の評価を行った。具体的には、0LEDから発生された光を、マイクロレンズを通してカップリングしている光ファイバで集光し、その強度を計測した。すなわち、流路内を流れる蛍光溶液にOLEDからの励起光がどの程度吸収されるかを測ったことになる。その結果、1μM〜100μM程度の濃度のRhodamine B溶液について、十分に検出系として使用できることを確認した。