【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.07】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23WS0192
利用課題名 / Title
マイクロ液滴分割法に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
早稲田大学 / Waseda Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,μTAS,成形/ Molding,流路デバイス/ Fluidec Device,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
齋藤 俊
所属名 / Affiliation
早稲田大学 先進理工学部 物理学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
マイクロチャンネルとは，流路幅が数10 μmの流路構造である。少量で反応させ、定量分析可能であることから，微小な検体や放射性物質など毒性の高いサンプルを扱い易く，原子力分野での研究に用いられている。マイクロチャンネル内で定量的に化学反応等を分析する際、液滴の流れが用いられることがある。このマイクロ液滴について、液滴を次々と分取することで並行して多数の分析が可能になり、分析の信頼性とスループレットを向上できる。本研究では均一で任意の体積の液滴を分取することを目的とし、マイクロチャンネル内で液滴後方から分離させる液滴分取システムを考案した。
実験 / Experimental
マイクロ流体デバイスを用いて、Y字型流路を用いた流体実験を行い、液滴分離の様子を観察した。マイクロ流体デバイスの作製では、レジストを塗布したシリコン基板に対し、レーザー直接描画装置を使用して露光することで流路デザインを基板にパターニングした。流体実験では、マイクロ流体デバイス上にて十字構造によりマイクロ液滴を生成し、Y字型の分岐構造を用いてマイクロ液滴の分割を行った。さらに、流路長を変えることにより流路抵抗を制御し、分岐流の流量比を変え、液滴分割への影響を調べた。使用した流体は水とシリコーン油である。
結果と考察 / Results and Discussion
Y字型流路について、従来法と流量比や流路形状を変えることによってマイクロ液滴の後方での液滴分割を達成した。さらに、分岐流路の流量比や母液滴径を制御することによって、分取される娘液滴の大きさを制御することができた。さらに、CFDシミュレーションによっても実験同様に分岐流路の流量比を変えることにより、分取される娘液滴の大きさを制御できることを確認した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 齋藤俊，古谷正裕，田中大器，藤田理沙，村重友哉，山中康平，小林雅史，鷲尾方一，"Y字型流路を利用したマイクロ液滴後方での液滴分離法"Future Technologies from KUMAMOTO，令和5年11月6日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件