光感応性高分子を用いる微小流路の流れ制御

研究課題名	光感応性高分子を用いる微小流路の流れ制御
レコードタイプ	研究実績報告
報告年度	2001
研究期間	1999-2001
研究課題番号	11650836
研究代表者	齋藤徹　 (サイトウ,トオル)　名古屋大学・工学研究科・助教授
研究代表者番号	40186945
研究機関	名古屋大学　研究機関番号：13901
研究種目	基盤研究(C)　研究種目コード：320
審査区分	一般　区分コード：03
研究分野[2]	工業分析化学　研究分野コード：465
キーワード	イソプロピルアクリルアミド / マイクロ流路 / キャピラリー / スイッチング / 温度感応性 / 光感応性 / 濡れ特性 / 毛細管現象
研究概要	マイクロ流路の流路切り替えのための新手法を開発した。この方法は狭い液体流路においては流路壁の表面の濡れ特性を刺激でコントロールによって水溶液の導入されやすさを大きく変えることができるということに基づいている。水溶性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)[PNIPAAm]は下部臨界温度32℃以上で脱水和し水に不溶となる。PNIPAAmをガラス表面上に修飾すると、可逆的な濡れ特性を持つ表面を作製するために高分子の特性を用いることができた。高分子の修飾は、まずメタクリロキシプロピルトリメトキシラン(バインドシラン)をガラス表面にカップリングさせ、ついでNイソプロピルアクリルアミドとビスアクリルアミドを過硫酸アンモニウムとN,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミンを用いてレドックス重合させた。FT-IRスペクトルからガラス表面に高分子が修飾されたことが確認できた。高分子修飾ガラス表面上の水滴接触角は約30°であった。これに対して、温度を40℃に上げたときは、接触角は70°を超え、ポリスチレンにおける水滴接触角に相当するものとなった。200μmのガラスキャピラリーにおける毛細管現象による水位の上昇は30mmであったが、温度を40℃にすると水位の上昇は完全に抑えられた。このことは、PNIPAAmを修飾したキャピラリーでは、加温すると水溶液が導入されにくくなったことを示している。加温は加熱剤やレーザー光照射によって行うことができた。二股に分岐したキャピラリーからなる流路において、分岐部分の下流の高分子修飾キャピラリーの加温部分を切り替えると、水溶液の流れる側を切り替えることができた。
発表文献	T.Saitoh, Y.Suzuki, M.Hiraide：　 "Preparation of Poly(N-isopropyl)acrylamide-Modified Glass Surface for Flow Control in Microfluidics" 　Analytical Sciences 18・2. 　203-205　 (2002)