汎用的溶液プラグ操作原理に基づくバイオケミカルマイクロプロセッサの開発

基于通用溶液塞操作原理的生化微处理器的研制

基本信息

批准号：
09J03949
负责人：
佐々文洋
金额：
$ 0.9万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者のこれまでの研究、液体プラグを利用した汎用液体プラグ操作流路、プラグ測定電気化学センサ、形状記憶合金(SMA)マイクロポンプを一つのチップ上に集積した、統合化学分析チップを作製した。マイクロポンプに関しては前年度開発したものに小型化、冷却特性向上の改良を加え、約10倍の応答速度(最大1 Hz)の高速化を実現した。電気化学センサは流路の構造の最適化により、前年度開発したものよりも1/20以下のサンプル液量である約4ナノリットルの過酸化水素水を100μMオーダーで測定することが可能となった。これにより、高価な試薬の消費量を大幅に低減することができ、また微量のサンプルで済むため血液分析等への応用では少ない苦痛での診断が期待できる。この統合チップのSMAポンプ駆動は5V以下の低電圧で駆動し、コンピュータ制御によって予めプログラムされた化学分析手順を自動・半自動で実行することが可能である。また、チップの総重量はわずか1.4グラムであり、真にコンパクトなチップ上で汎用液体操作・化学センシング機能が完結している。従来の汎用的液体処理を目指したマイクロデバイスが、数十の空気圧ポンプアレイや多数の高電圧回路(数百ボルト)などの大掛かりな外部機器を必要としたことを考えると、本デバイスは携帯機器に搭載する場合、または、デバイスを一素子とし多数集積する場合において、非常に有利な特徴を持っていると言える。この結果より、本研究における目標であるプログラミング次第で様々な化学分析を行うバイオ/ケミカルマイクロプロセッサーの原型が完成する事ができた。

申请人先前的研究，我们制造了一个集成的化学分析芯片，其中使用液体插头，插头测量电化学传感器以及形状存储合金（SMA）微型聚集物集成在一个芯片上。关于微泵，我们为去年开发的泵增加了微型化和改进的冷却特性，其速度快于10倍（最高1 Hz）。通过优化电化学传感器的流动路径结构，可以在100μm下测量大约4个纳米氧化氧化物水的氢过氧化氢水（少于电化学传感器的样品液体体积的1/20）。这可以大大减少昂贵的试剂的消耗，并且由于需要少量样品，因此预计将在应用于血液分析之类的情况下会导致诊断很少。集成的芯片的SMA泵驱动器以5V或更少的低压驱动，从而可以自动和半自动执行计算机控制的预编程化学分析程序。此外，芯片的总重量仅为1.4克，并且芯片完全配备了通用液体操纵，并且在真正紧凑的芯片上的化学传感功能。考虑到针对通用液体处理的常规微电位需要大规模的外部设备，例如数十个气动泵阵列和众多高压电路（几百伏），因此可以说，当该设备安装在便携式设备上或多个设备被集成为一个元素时，该设备具有非常有利的功能。基于这些结果，我们已经能够完成生物/化学微处理器的原型，该生物/化学微处理器的原型取决于本研究的目标，该化学分析的不同。