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

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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。