化学/生化学分析・合成を目的としたマイクロ/ナノ流体システムの研究

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本研究では化学/生化学応用を目的としたマイクロ/ナノ流体システムの構成要素となるマイクロバルブおよびマイクロリアクタの試作評価を行い,複数の構成要素からなる流体システムの実現に向けた基礎的検証を行った。以下に具体的成果を列挙する。1.無効体積のないマイクロバルブシリコーンゴムの一種で,モールデイングにより簡単に構造体形成が実現できるPDMSで形成されるニューマチック型マイクロバルブの試作・評価を行った。基板を張り合わせて作る従来のマイクロバルブのように3次元的に複雑な流路構造を持つものでは流体が基板間を上下に流れ,無効体積が多く滞留の原因となることが多い。そこで,流路を平面上に形成し,さらにバルプ構造を単純化して無効体積が少ない構造を実現した。また,バルブ構造をPDMSのみで形成できるようにし,可動部をドーム状に作成することにより無効体積がなく,リークフリーの構造を実現した。2.インプレインディジタルソーティング・リアクションマイクロスケールの流路内を流れる流体が完全層流となる性質を利用して平面的に形成した簡単な構造のマイクロチャネルにより,2液の混合やソーティングを行う新しい手法を提案した。マイクロチャネルは入口と出口が共通の2股流路で中間の流路部の長さが異なるものを利用する。そこに2種類の液体を交互に導入すると流路長の差のため,流れに位相差が生じ出口部分で2液の幅を狭くすることが可能となる。これは拡散による混合の効率を高める効果がある。また,水と油のように混じり合ない液体の場合は液滴の大きさ声半分に分離するなどの効果がある。この新しいマイクロ流体素子についてMicro-PIVを用い動作の検証等を行った。