量子ビームによる微細加工技術でマイクロ流路チップを一括積層――チップの分析能が数十倍に量研とフコク物産

量子ビームによるマイクロ流路チップの一括積層技術

量子科学技術研究開発機構（量研）は2019年6月25日、フコク物産と共同で、微量検体の分析などに有効なマイクロ流路チップを同時に何枚も貼り合わせる量子ビームによる微細加工技術「一括積層技術」を開発し、マイクロ流路チップ数十枚分の機能を搭載した「多段積層マイクロ流路チップ」を実現したと発表した。微量検体分析のスピードや精度を数十倍に引き上げることが期待できるという。

マイクロ流路チップは、微細加工技術によって髪の毛よりも細い数十～数百μm幅の流路や容器を手のひらサイズの基板に詰め込んだ、いわばミニチュア実験室だ。化学物質の合成や検知、血液検査、細胞の分離や個別分析といったさまざまな分野ですでに使われ始めている。しかし、従来のマイクロ流路チップでは、1枚のチップに搭載できる分析機能や投入できる液量は限られていた。

そのため、異なる種類のチップを複数貼り合わせて積層する技術の開発が切望されていた。しかしこれまで、マイクロ流路チップを積層するには、接着剤や表面処理などで1枚ずつ貼り合わせるしかなかった。従来のマイクロ流路チップ製造法では、チップ同士が接触した瞬間に接着してしまうため、貼り直しができない。マイクロ流路チップは気泡が入ったり位置がずれたりすると使い物にならないことから、成功率を考えると2～3枚の積層が限界で、とても量産はできなかった。

そこで共同研究チームは今回、量研が培ってきた量子ビームによる高分子材料の改質／加工技術を応用し、フコク物産が提供する成型技術と組み合わせることで、量産可能な多段積層マイクロ流路チップを作製するための一括積層技術を開発した。この一括積層技術を使えば、複数のチップやパーツを重ね、十分な位置調整の後で一気に貼り合わせられるため、高い歩留まりでの量産が可能になる。

この一括積層技術は、さまざまな分析機能を持つ複数のマイクロ流路チップを組み合わせることができるため、例えば1つの積層チップだけで複数の項目を検査できるようになる。また、1つの積層チップの中で分離や収集などの処理を繰り返せるため、検体中にごく少量含まれる特定の細胞や成分を高い精度で検出できる。画像診断や生検などによる数日がかりの検査でも発見が難しい病気を、わずかな血液だけで数分のうちに診断できるようになることが期待できる。

量子ビームで一括積層した15段積層マイクロ流路チップ

量子ビームによる微細加工技術でマイクロ流路チップを一括積層――チップの分析能が数十倍に　量研とフコク物産