マイクロ流体チップは、原材料、有機化学、物理学、微小電気機械工学、微生物学、医学などを含む総合的なクロスサイエンスとして発展してきました。私は、2003年の修士課程で、工学アカデミー会員である師匠の田朝雨氏の後押しを受けて、この最先端の産業に参入し、基礎研究、応用研究、製品開発の仕事に従事し、今日から自分のビジネスを始めました。 私は、マイクロ流体チップの優れたIVD ODM 「モデリング・アート・サービス・プラットフォーム」を一部しか体験していません。 そこで今日は、時間のない中、私自身の気持ちをキーに融合させて、マイクロ流体チップ技術についていくつかの知見を語り、「オープン&オータム」な効果を期待しています。

(a) マイクロ流体チップの紹介

1.1 微細化、統合化、インテリジェントシステムは、現代の科学技術の主要な開発動向です。 マイクロマシン・メタルワーキング・システム・ソフトウェア(MEMS)技術の発展に伴い、コンピュータは本来の「最高」のものから、微妙な電源回路集積チップで構成されたポータブルなシステム・ソフトウェア、あるいは小さなスマート・マシンへと変化してきた。

その開発と同様に、今日の論説で詳述されているマイクロ流体チップは、チップ上の実験室(Lab-on-a-Chip)としても知られていますが、主な特徴としてマイクロおよびナノテクノロジースケールの空間で流体の操作を行うための科学研究技術の一種であり、微生物、有機化学、およびテスト製品の製造などの実験室の他の重要な要素を反映して、チップ上の数立方センチメートルに分離してテストし、その本質的な特徴と大きな利点は、マイクロサービスプラットフォームの全体的な制御性のモジュール技術の様々な便利な構成、動作規模の統合です。

1.2 マイクロ流体チップおよび実験室関連の支援施設・設備の様々な材料と機能について

マイクロ流体チップも、当初はMEMS技術によって開発されたもので、シリコンウエハ上にシリコン、金属材料、高分子材料、合わせガラス、石英などの材料を用いて微細加工を行い、μm～submmレベルの流体安全路、反射室、試験室、フィルタ装置、センサーなどの薄膜光学モジュールを製造・加工し、μmスケールの空間で流体の操作を行い、相互に協力して流体の操作や分析を実験室で全自動で行い、取得、増加、精製、識別、分離、分析、または体細胞の成形、溶液、ふるい、破砕、分離分析などの全工程を行う。

1.3 マイクロ流路チップの開発と主な用途

1990年代初頭、A.マンズらは、それまで毛細管で終わっていた電気泳動分離をチップで完結させ、有機化学に特化したツールとしての開発の可能性を示しました。1990年代半ばから後半にかけて、米国国防総省が戦士の個人的な生化学的自己検査用武器として携帯型の要件を明示的に提案したことが、世界中のマイクロ流体チップの科学的研究を刺激しました。 1990年代まで、マイクロ流体マイクロアレイは、有機化学のサービスプラットフォームとして主に認識されていたため、「マイクロトータルアナリシスシステム」(u-TAS)の定義と合わせて使用されることが多い。 その結果、マイクロ流体チップは通常、生化学診断、食品や製品の品質検査、環境モニタリング、犯罪科学、軍事科学、航空宇宙科学研究などのあらゆる分析産業において、「マイクロ総合分析」技術サービスプラットフォームとして使用されており、その中でバイオメディカルエンジニアリング分析は ウェブは熱い。

2000年にはG.WhitesidesらがElectrophoresis誌にPDMSへのソフトイオン注入のアプローチを発表し、2002年にはS.QuakeらがScience誌にマイクロバルブ・マイクロポンプの操作を主眼とした「Scalable integration of microfluidic chips」の記事を発表しました。 この画期的な研究は、マイクロ流体チップが「微細なデータ解析システム」という定義を超えて、重要な科学研究技術へと進化する可能性に、学界と産業界の目を向けさせました。 例えば、マイクロ流体チップをマイクロリアクターとして使用することで、薬剤の生成や選択、あるいは金ナノ粒子、リポソーム、結晶などのハイスループット・シーケンシング、スケールアップ、さらにはマイクロ流体チップ上での組成化学変化や融合流体技術に基づいた「チップ上の化学・製薬会社」の創設などが期待できます。

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