マイクロ多方向切換バルブを用いたマイクロ分注システムの開発

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本年度は,大別して,1)マイクロ多方向切換バルブチップとマイクロ分注チップを組合せた自動システムにおける分注操作の検証,2)双方向輸送マイクロポンプチップの基本機構の考案,3)マイクロ分注チップにおける分注量をマイクロリッターオーダーからナノリッターオーダーへの高精度化,の3つの研究実績を得た.1)については,平成17年度の成果として,微少量のサンプルを無駄なく空気の加減圧動作のみにより1Fl毎に切り分けるマイクロ分注チップと,500kPa以上の高耐圧構造でありながら内蔵したマイクロソレノイドにより10個もの流出口を切り換える多方向切換バルブチップを開発し,チップ単体での基本動作を実証してきた.そこで,これらを組み合わせた自動システムでの分注実験により実用化へ向けた知見を見出した.2)については,ロータリー型の押し出し式マイクロポンプについて検討し,マクロモデルを設計・試作した.このポンプは0.01〜1μl/sの流量制御と500kPa以上の加圧性能があり,ポンピング原理の有効性は確認できた.しかし,アクチュエータを内蔵したマイクロポンプチップとして実現することが困難であった.そこで,多方向切換バルブチップを利用した新規のマイクロポンプを考案し設計試作した.3)については,マイクロ分注チップの実証機により,マイクロ流体を1μlと0.5μl毎に連続分注できることを確認してきた.さらに,分注量のばらつき軽減やナノリッターオーダーの分注精度に対応すべく流路形状や配置,チェックバルブのサイズなどを最適化し,約10nlの分注ができることを確認した.以上の研究成果は,血液検査などのポータブルヘルスケアデバイスのための流体制御デバイスの基幹技術に成り得るものである。