マイクロ流体設計ソリューション 製品開発：マイクロ流体チップの技...

近年、卒業論文や講座の雑誌・誌面にマイクロ流体工学という言葉が頻繁に登場するようになり、血液製剤の商品が小型化、自動化技術、インテリジェント化の傾向にあることと相まって、POCT化のための強力な専用ツールとして、マイクロ流体工学は誰もが関心を寄せるようになりました。

マイクロフルイディクスとは何か?

マイクロフルイディクスとは、幾何学的に制約された小さな球体(一般的にはサブミリレベル)の仕様の中で、毛細血管の浸潤が品質の提供を操作する、流体の精密な操作と実際の操作のことです。 エンジニアリング・プロジェクト、物理学、有機化学、細胞生物学、ナノマテリアル、バイオテクノロジーなどを含むマルチコースの業界です。 少量の液体を扱う制御システムの設計において、マルチチャネル送出、自動化技術、ハイスループットスクリーニングを実現するための具体的なアプリケーションがあります。

マイクロ流体技術のユニークな利点は、機器の小型化、分析の高速化、反応時間の短縮、エネルギー消費の低減、複数の分析の並行操作、携帯機器としての使いやすさ、試験品や実験用試薬の必要性の合理的な低減などです。

マイクロ流体チップの原材料

長年にわたり、マイクロ流体デバイスの製造には、合わせガラス、シリコン、ポリマーが使用されてきました。 これらの原材料は、マイクロ流体チップとして使用した場合、それぞれ長所と短所があります。 以下では、マイクロ流体技術で使用される一般的な原材料について簡単に説明します。

microfluidic chip cost

PDMSとして知られるポリジメチルシロキサン - PDMSは研究所でシングルチップのプロトタイプを開発する際によく使用されます。PDMSは完全な透明で柔らかい延性のある物体で、鍛造からPDMSチップを製造するのが簡単で費用対効果が高いため、一般的に使用されています。 PDMSはチップの試作によく使われていますが、同時に工業生産では限界があることも露呈していました。 原料は非常に脆く、PDMSは親水性の分子構造を消化・吸収するため、PDMSチップに電気的なステージを組み込むことは困難です。 また、PDMSは、問題となっているハイスループットシーケンスチップの製造プロセス(プレスフィット凸部や射出成形プロセスなど)にも対応しています。

熱可塑性ポリマー(PMMAPSとも呼ばれる) - 科学研究者は、熱可塑性ポリマーをマイクロ流体チップの製造によく使用します。 熱可塑性プラスチックは、PDMSに比べて複雑でコストが高いものの、完全な透明性を持ち、μmスケールのリソグラフィーに対応し、PDMSよりも有機化学的に可鍛性が高いため、チップの製造には理想的な素材です。 いくつかのアプリケーションでは、エリート科学研究チームが熱可塑性チップに基づいて良好な結果を得ています。また、チップに微小電極を組み込むことができるため、熱可塑性原料は、いくつかのチップ研究室の近代化に非常に有効に利用できます。

合わせガラス - 完全な透明性を持ち、μmレベルの機械的加工に対応し、有機化学的な可塑性を持ち、普遍的な有機化学的表面処理と再現可能な電気レベルの処理速度を持つ合わせガラスは、マイクロ流体チップの近代化に最適な選択肢です。 科学研究の観点からも、合わせガラスチップの製造には、クリーンルームや微細な製造工程を熟知した科学研究スタッフが必要です。 そのため、すべての科学研究機関が合わせガラスチップを適用できるわけではありません。

シリコン - 最初のチップはシリコンでできており、マイクロテクノロジーはシリコンチップのマイクロプロダクション加工に基づいていた。 これは、シリコンが高価であること、電気光学的な透光性を持たないこと、クリーンなオフィス環境と微細加工に関する専門知識を持ったスタッフが必要であることが大きな理由です。 また、シリコンは導電性があるため、電気泳動の原理のように高電圧が必要なチップラボの実習には使えない。 そうはいっても、シリコンはチップ産業の発展のための原材料の候補であることに変わりはなく、高度に仕様化された一部のチップアプリケーションの近代化には非常に適しているからだ。

紙 - 紙ベースのマイクロ流体マイクロチップの機械や装置は、非常に低コストを必要とするアプリケーションに適しており、血液製剤業界に低コストで持ち運び可能なサービスプラットフォームを提供し、低・中所得者や限られた資源のグループが適用することができます。 また、微生物適合性パターンが良好で、テストプロファイルが低く、後処理プロセスが容易であるという利点もあります。 しかし、テストの使用率の低さや、紙の特性によるリークのリスクは無視できません。