特集

1特集

マイクロ流体チップ入門

2標準インタフェース

マイクロ流体力学（マイクロフルイディクス，microfluidics）
は，数十〜数百 µm サイズのマイクロ流路

microfluidic ChipShop のマイクロ流体チップの標準インタフェース（試薬の出入口）形状には，貫通孔，的に発展しており，今やライフサイエンス研究やバイオテクノロジーにおいて不可欠なツールとみなさ

関連 2.1章：流体インタフェース チューブの接続例

内で，pL（10-12 L）〜µL（10-6 L）程度の流体を操作し制御する科学分野です。1990年代初頭以降飛躍れています。マイクロ流体技術は，実験環境の小型化とプロトコルの自動化により，サンプルと試薬の大幅削減，実験時間の短縮，コスト削減，実験精度の向上，検出下限の拡張，複数分析の同時実行など，Olive ，Mini Luer ，Luer の4種類があります。

貫通孔 ピペットのインタフェースとしても使用可能。隣接中心間距離4.5 mm ，容積0.6 µL。

実験における様々な恩恵をもたらします。

マイクロ流体チップの要素

以下の図はマイクロ流体チップの主要な要素の例です。チップには，流路や観察チャンバの他に，試薬保管用のブリスターや，流体の方向切り替えを行う回転バルブ，メンブレンフィルタ等を設けることができます。流路やチャンバは，接着剤を使用しない独自の手法で透明なフィルムと接合されています。
Top view

ブリスター

Blister

チャンバ

チップボディ

ChamberChip body

天井の厚さ流体インタフェース

Olive シリコーンスリーブ等を介してチップとチューブを接続可能。約3 bar まで耐圧。隣接中心間距
離 4.5 mm ，容積2.5 µL。

Fluidic interfaces
流路Channel

蓋フィルム

Side view

インタフェース

流路 チャンバ

Lid film

特殊な構造（例：ブリスターシート）

図1 マイクロ流体チップの構成例

カバー薄膜（蓋フィルム）

チップボディ

図2 マイクロ流体チップの構成例

チップの外形カタログに掲載しているマイクロ流体チップの大半は，顕微鏡用スライドガラス型（75.5 mm x 25.5

Mini Luer Luer をダウンサイズした microfluidic ChipShop のオリジナルインタフェース。隣接中心間距離4.5 mm ，容積16.5 µL。

mm x 1.5 mm）です。マイクロタイタープレート等，他の形状も用意しています。
関連 6.4章：チップの既存外形一覧

Luer シリンジ等で用いられる標準 Luer に対応。耐圧は数 bar まで，比較的背圧の強い複雑なチップ向き。隣接中心間距離9.0 mm ，容積53.0 µL。
図3 顕微鏡用スライドガラス型チップの例

図 4 チップの標準外形例：左からマイクロタイタープレート型，ダブルスライド型，顕微鏡用スライドガラス型

チップの材質microfluidic ChipShop のマイクロ流体チップは，透明な熱可塑性ポリマーを射出成型で加工し製造しています。通常疎水性（水の接触角 > 80 ）ですが，カタログに掲載しているチップの多くには物理的な親水化処理を施したバージョンがあります。
関連 付録1：材質一覧

4www.asicon-tokyo.com / Version 202209

隣接中心間距離は，各インタフェースの標準的配列間隔です。

www.asicon-tokyo.com / Version 202209 5

［付録1］材質一覧
チップボディ材質

カバー薄膜（チップの蓋フィルム）の材質

材質名・特徴使用に適する液体使用に適さない液体

PMMA ポリメチルメタクリレート［mcs-PMMA-08］

別名：アクリル，プレキシガラス
ガラスの代替品としての使用例が多い
ガラス転移温度：100 C

酸，塩基を含む希釈水溶液
アルデヒド類
アミン類
油脂類

濃酸，濃塩基アルコール類
エステル類
ケトン
芳香族化合物
ハロゲン化炭化水素

Topas（COC）シクロオレフィンコポリマー［mcs-COC-13］
完全に非極性かつ非結晶性
水蒸気の浸透性が低く，吸水性も低い
ガラス転移温度：142 C

酸，塩基を含む希釈水溶液
極性溶媒非極性溶剤
油脂類
ハロゲン化炭化水素

Topas ，Zeonor ，PMMA と比較すると，自家蛍光が強い
高温アプリケーション（PCR など）
で使用可能
ガラス転移温度：145 C

希釈した酸
油脂類
アルコール類

塩基
ハロゲン化炭化水素
エステル類
ケトン
アルデヒド類
アミン類
芳香族化合物PC ポリカーボネート［mcs-PC-13］

Zeonex（COP）クロオレフィンポリマー［mcs-COP-04］
完全に非極性かつ非結晶性
水蒸気の浸透性が低く，吸水性も低い
ガラス転移温度：134 C

酸，塩基を含む希釈水溶液
極性溶媒

完全に非極性かつ非結晶性
水蒸気の浸透性が低く，吸水性も低い
ガラス転移温度：136 C

酸，塩基を含む希釈水溶液
極性溶媒

固く，砕けやすく，融点が低い
価格が非常に安い
ガラス転移温度：100 C

PMMA

mcs foil 013
mcs foil 145
mcs foil 147
mcs foil 148
mcs foil 011
mcs foil 029
mcs foil 080
mcs foil 077
mcs foil 079
mcs foil 081

[µm]
113
109
109
109
78
78
140
140
140
140

175
60
175
250
140
240
125
50
100175

グレード

PCZeonor（COP）

mcs foil 042
mcs foil 005
mcs foil 015
mcs foil 051
mcs foil 049
mcs foil 095
mcs foil 094

PS

厚さTg
[ C]

材質名

[µm]
145136136136
136
100100175188100
5040125250*チップボディが Zeonex のチップの蓋フィルムには，mcs foil 005 Zeonor（COP）
が使用されます。

チップボディ材質の透過率
mcs-PMMA-08

mcs-COC-13

mcs-PC-13

mcs-COP-04

mcs-COP-02

mcs-PS-17

非極性溶剤
油脂類
ハロゲン化炭化水素

Zeonor（COP）シクロオレフィンポリマー［mcs-COP-02］

PS ポリスチレン［mcs-PS-17］

グレード

Topas（COC）

厚さTg
[ C]

材質名

非極性溶剤
油脂類
ハロゲン化炭化水素

塩基ケトン
ブチルアルコール，エチレングリ
エステル類
コール，イソプロパノール
（室温）
エーテル類
クエン酸，蟻酸，酒石酸等の有有機ハロゲン化物
機酸
炭化水素（ミネラルオイルは希釈した低温の無機酸（フッ化水 可）素酸を除く）
酸化水素

表内の mcs-PMMA-08等は，カタログ掲載の製品で用いられるチップボディのポリマーグレードです。
材質の特性は，ポリマーグレードによって異なります。

オイルと材質の適合性
材質名

mcs oil 02

mcs oil 04

mcs oil 10

ミネラルオイル

Fluo-Oil

FluoSurf

dSurf

PMMA

-

使用可

-

-

使用可

使用可

（未確認）

Topas（COC）

-使用可

--

使用可

使用可

使用可 *

使用可

使用可

使用可

使用可

使用可

使用可

使用可

Zeonex（COP）

-使用可

--

（未確認）

（未確認）

（未確認）

Zeonor（COP）

-

使用可

--

（未確認）

（未確認）

（未確認）

PS----（未確認）（未確認）（未確認）PC*2時間程度の使用では問題は生じていない

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www.asicon-tokyo.com / Version 202209 219

［付録2］

よくある質問 / FAQs

カタログ

カタログ

カスタマイズ

チップの材質カスタマイズインタフェースの形状とコネクタ類

チップの材質は透明な熱可塑性ポリマーです。オプションで着色が可能です。

チップ上のインタフェース（ポート）は，貫通孔，標準 Luer ，MiniLuer（オリジナル形状），Olive のいずれかを備えています。

チップの材質：Topas（COC），Zeonor（COP），Zeonex（COP），PMMA ，PC ，PS

カタログ掲載品の材質は，上記材質内で変更可能な場合があります（最小発注個数は要相談）。

インタフェースは通常，標準 96
ウ ェ ル プ レ ー ト（中 心 間 距 離 9mm）
または 384 ウェルプレート（中心間距離4.5 mm）の間隔で配列されています。

材質ごとの耐薬品性は付録1を御覧ください。

製造方法

microfluidic ChipShop のポリマーチップは，射出成型によって金型から製造しています。

インタフェースを塞ぐプラグや，チューブと接続できるコネクタ等を，標準品として多数御用意しています（2章）。

切削加工による試作を承ります。

射出成型で実行可能な精度は構造によります。基本情報は6章を御覧ください。

チップのサイズ・形状
以下の形状は microfluidic ChipShop の定める標準外形です。これらに基づいて設計をすると，カスタマイズ時の金型費用が抑えられます。

標準インタフェース一覧は巻頭特集2を御覧ください。

流路やチャンバに追加できる機能例

DNA アレイ，蛋白アレイ，蛍光プローブ，酸素センサスポットの付加

顕微鏡用スライドガラス型（75.5 mm x 25.5 mm）

表面処理（例：カルボキシル基，アミノ基等）
流路やチャンバの親水化，疎水化

ダブルスライド型（75.5 mm x 50.0 mm）

凍結乾燥試薬の搭載
微小電極の付加マイクロタイタープレート型（127.8 mm x 85.5 mm）

1/4マイクロタイタープレート型（64.1 mm x 43.1 mm）
拡張型1（95 mm x 16 mm）

試作
左：診断プラットフォーム例 右：ハンドヘルドプラットフォーム例

試作のチップにも，蓋フィルムの接合（流路の封入）を行えます。

CD 型（直径120 mm ，中心円直径15 mm）

標準インタフェース（液体の出入口）の搭載が可能です。

扇形（1/6円型）

診断プラットフォーム，ハンドヘルドプラットフォーム
チップの構成インタフェースはチップの上部に，流路はチップ本体の底部にあります。

流路はチップ本体の底部側から，チップ本体と同じ材質の薄いフィルム（50-200 µm 程度）で塞がれています。
チップ本体と蓋フィルムの間の接合では，接着剤を使用していません。

蓋フィルム無し（流路が開いた状態）での納品も承ります。

流路のデザインは microfluidic ChipShop から提案可能です。お客様が流路デザインを作成する場合は，概略図で差し支えありません。

microfluidic ChipShop からの質問事項例

外形，外寸，流路等の構造サイズ
システム全体像（想定ユーザ，サンプリング手法，使用する機器，プロトコル，チップや装置の要件）
チップ上のデザインのうち，固定される要素と調整可能な要素
試料注入のインタフェース，試料の移送 ･ 導入方法
チップ材質の要件追加したい機能（電極，フィルタ，バルブ，ブリスター等）
検出技術の要件
試作，生産の規模やタイムライン 他

天井の厚さ

インタフェース

カバー薄膜（蓋フィルム）

インタフェース側に開口のあるチップの製造も可能です。

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カスタマイズプロジェクト

Top view

Side view

試作は切削加工で行います。ただし，チップのデザインによっては射出成型にて行います。

流路 チャンバ

チップボディ

チップの操作ポリマーチップの汚染を避けるため，必ず実験用手袋を着用してください。

www.asicon-tokyo.com / Version 202209 221

［付録3］

論文 ･ 発表リスト（a）学術機関誌 ･出版物掲載分[A01] Tombelli S., et al., An integrated device for fast and sensitive immunosuppressant detection, Anal Bioanal
Chem, 0216-021-03847, 2021
[A02] Hochstetter A., et al., Deterministic Lateral Displacement: Challenges and Perspectives, ACS Nano,
14(9):10784-10795, 2020
[A03] Reyes RR., et al., Accelerating innovation and commercialization through standardization of microfluidicbased medical devices, Lab Chip, 21(1):9-21, 2021
[A04] Nair AL., et al., Parallelizable Microfluidic platform to model and assess in vitro cellular barriers: technology
and application to study the interaction of 3D tumor spheroids with cellular barriers, Biosensors, 11(9):314, 2021
[A05] Busche M., et al., HepaChip-MP – a twenty-four chamber microplate for a continuously perfused liver coculture model, Lab Chip, 20, 2911-2926, 2020
[A06] Sandetskaya N., et al., An integrated homogeneous SPARCL™ immunoassay for rapid biomarker detection
on a chip, Anal. Methods, 19, 2542-2550, 2019.
[A07] Martens D., et al., A low-cost integrated biosensing platform based on SiN nanophotonics for biomarker
detection in urine, Analytical methods, 10 (25), 3066-3073, 2018.
[A08] Ramirez-Priego P., et al., Label-Free and Real-Time Detection of Tuberculosis in Human Urine Samples
Using a Nanophotonic Point-of-Care Platform, ACS sensors, 3 (10), 2079-2086, 2018.
[A09] Sandetskaya N., et al., An integrated versatile lab-on-a-chip platform for the isolation and nucleic acidbased detection of pathogens, Future Sci. OA 3(2), FSO177, 2017.
[A10] Theobald, J. et al., Monitoring cytochrome P450 activity in living hepatocytes by chromogenic substrates
in response to drug treatment or during cell maturation, Arch.Toxicol., 1-17, 2017 (DOI 10.1007/s00204-0172128-1).
[A11] Smith S., et al., Microfluidic Cartridges for Automated, Point-of-Care Blood Cell Counting, SLASTECHNOLOGY, 22(2), 176-185, 2017.
[A12] Theobald, J. et al., Liver-Kidney-on-Chip To Study Toxicity of Drug Metabolites, ACS Biomater. Sci. Eng.,
DOI: 10.1021/acsbiomaterials.7b00417, 2017.
[A13] Beer, M. et al., A novel microfluidic 3D platform for culturing pancreatic ductal adenocarcinoma cells:
comparison with in vitro cultures and in vivo xenografts, Sci Rep. 7, 1325, 2017.
[A14] Becker H., Gärtner C., Microfluidics-Enabled Diagnostic Systems: Markets, Challenges, and Examples, in:
Taly, V., Viovy, J.L., Descroix, S. (Eds.), Microchip Diagnostics: Methods and Protocols, Springer, 3-21, 2017.
[A15] Marx U., et al., Biology-inspired microphysiological system approaches to solve the prediction dilemma ofsubstance testing. Altex, 33(3), 272-321, 2016.
[A16] Raasch M., et al., An integrative microfluidically supported in vitro model of an endothelial barrier
combined with cortical spheroids simulates effects of neuroinflammation in neocortex development.
Biomicrofluidics, 10(4), 044102, 2016.
[A17] Julich S., et al., Evaluation of a microfluidic chip system for preparation of bacterial DNA from swabs, air,and surface water samples. Biologicals, 44(6), 574-580, 2016.
[A18] Smith S., Sewart R., Becker H., Roux P., Land K., Blister pouches for effective reagent storage on
microfluidic chips for blood cell counting. Microfluidics Nanofluidics, 20(12), 163, 2016.
[A19] Wienhold T. et al., All-polymer photonic sensing platform based on whispering-gallery mode microgoblet
lasers. Lab Chip 15(18), 3800-3806, 2015.
[A20] Ortiz M, Joda H, Höth J, Beni V, Katakis I, Klemm R, Lind K, OʻSullivan CK, Fragoso A. Bleed-to-readdisposable microsystems for the genetic and serological analysis of celiac disease markers with amperometricdetection. Electrophoresis, 36(16), 1920-1926, 2015.
[A21] Raasch M., et al., Microfluidically supported biochip design for culture of endothelial cell layers withimproved perfusion conditions. Biofabrication, 7(1), 015013, 2015.

（b）学会要旨集掲載分[B01] Schattschneider S., et al., Minimal instrument immunoassay system by cartridge-integrated inkjet-printed
optical detection system, Proc. MicroTAS 2019, Basel, 2019.
[B02] Schattschneider S., Handy-LOC: a lab-on-a-chip system with integrated ink-jet printed organic semiconductor detection elements, SPIE Microfluidics, BioMEMS, and Medical Microsystems XVII 10875, 108750M, 2019.
[B03] Becker H., et al., Lab-on-a-chip analyzer for zoonotic pathogens in remotely-controlled robotic air andground vehicles, SPIE Microfluidics, BioMEMS, and Medical Microsystems XVI 10491, 104910L, 2018.
[B04] Becker H., et al., Integration of silicon photonic devices in microfluidic cartridges, SPIE Microfluidics,
BioMEMS, and Medical Microsystems XVI 10491, 1049108, 2018.

222 www.asicon-tokyo.com / Version 202209[B05] Becker H., et al., Microfluidic devices for stem-cell cultivation, differentiation and toxicity testing, Proc.
SPIE Vol 10061, pp. 1006116-1, 2017.
[B06] Baldini F., et al., Novel fluorescence-based POCT platform for therapeutic drug monitoring in transplanted
patients, Proc. SPIE 10072, 100720C, 2017.
[B07] Becker, H., et al., Stem-cell derived two-organ model for metabolism-induced toxicity testing, Proc.
MicroTAS 2017.
[B08] Smith S., et al., Blister technology for the storage of liquid reagents in microfluidic devices, Proc. SPIE,Vol. 9705, 97050F, 2016.
[B09] Freyberg, S., et al., Fully integrated microfluidic device for detecting tumor associated miRNA clusters forpoint- of-care clinical diagnostics, Proc. MicroTAS 2016.
[B10] Becker, H., et al., Modular microfluidic cartridge-based universal diagnostic system for global healthapplications, Proc. SPIE Vol. 9705, 970514, 2016.
[B11] Gärtner, Cl. Et al., Multisense chip: continuously working air monitoring system: An integrated system
for the detection of airborne biological pathogens on molecular and immunological level, Proc. SPIE Vol. 9455,94550B, 2015.
[B12] Gärtner, C. et al., Sensor enhanced microfluidic devices for cell based assays and organs on chip, Proc.
SPIE Vol. 9487, 948704, 2015.
[B13] Gärtner, C. et al., Lab-on-a-chip enabled HLA diagnostic: combined sample preparation and real time PCR
for HLA-B57 diagnosis, Proc. SPIE Vol. 9490, 94900F, 2015.
[B14] Becker, H., et al., Sample-in answer-out point-of-care cartridge for fast MTB diagnostics as part of auniversal diagnostic system for global health applications, Proc. MicroTAS 2015.
[B15] Kiessling, H., et al., A new organ-on-chip platform for physiological relevant in-vitro reproduction of theblood-brain barrier, Proc. MicroTAS 2015.
[B16] Becker, H., et al., Microfluidic system for the identification of bacterial pathogens causing urinary tract
infections, Proc. SPIE Vol. 9320, 93200S, 2015.

(c) microfluidic ChipShop製品に言及している出版物[C01] Iftikhar S., et.al., Droplet-based microfluidics platform for antifungal analysis against filamentous fungi,Sci Rep., 11(1):22998, 2021
[C02] Napiorkowska M., et al., High-throughput optimization of recombinant protein production in microfluidic
gel beads, Small., 17(2):e2005523, 2021
[C03] Perebikovsky A., et al., Rapid sample preparation for detection of antibiotic resistance on a microfluidic
disc platform, Lab Chip., 21(3):534-545, 2021
[C04] Deinhardt-Emmer S., et al., Co-infection with Staphylococcus aureus after primary influenza virus infection
leads to damage of the endothelium in a human alveolus-on-a-chip model, Biofabrication., 12(2):025012, 2020
[C05] Maurer M., et al., A three-dimensional immunocompetent intestine-on-chip model as in vitro platform forfunctional and microbial interaction studies, Biomaterials, doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.119396, 2019.
[C06] Lohasz C., et a., Scalable microfluidic platform for flexible configuration of and experiments with microtissue multiorgan models, SLAS Technol., 24, 79-95, 2019.
[C07] Theobald J., et al., In vitro metabolic activation of vitamin D3 by using a multi-compartment microfluidic
liver-kidney organ on chip platform, Sci Rep., 9, 4616, 2019.
[C08] Pein H., et al, Endogenous metabolites of vitamin E limit inflammation by targeting 5-lipoxygenase, NatCommun., 9(1), 3834, 2018.
[C09] Lee, J.W., et al., Low-cost and facile fabrication of a paper-based capillary electrophoresis microdevice forpathogen detection, Biosensors Bioelectronics, 91, 388-392, 2017.
[C10] Petit, A.E., et al., A major secretory defect of tumour-infiltrating T lymphocytes due to galectin impairing
LFA-1-mediated synapse completion. Nature Commun. 22,7, 12242, 2016.
[C11] Cheheltani, R., et al., Tunable, biodegradable gold nanoparticles as contrast agents for computed
tomography and photoacoustic imaging, Biomaterials, 102, 87-97, 2016.
[C12] Strohmeier, O, et al., Centrifugal microfluidic platforms: advanced unit operations and applications, Chem.
Soc. Rev., 44(17), 6187-6229. 2015.
[C13] Rinkenauer, A.C. et al., Comparison of the uptake of methacrylate-based nanoparticles in static anddynamic in vitro systems as well as in vivo, J. Controlled Release, 216, 158-168, 2015.
[C14] Mitchell, K.A., Chua, B., Son, A., Development of first generation in-situ pathogen detection system(Gen1-IPDS) based on NanoGene assay for near real time E. coli O157: H7 detection, Biosensors Bioelectronics,54, 229-236, 2014.
[C15] Hitzbleck, M., Delamarche, E., Reagents in microfluidics: an ʻinʼand ʻoutʼchallenge, Chem. Soc. Rev.,42(21), 8494-8516, 2013.
[C16] Millet LJ, Gillette MU. New perspectives on neuronal development via microfluidic environments. Trends
Neurosci., 35(12), 752-761, 2012.
[C17] Dixit, C.K., Vashist, S.K., MacCraith. B.D., OʻKennedy. R., Multisubstrate-compatible ELISA procedures
for rapid and high-sensitivity immunoassays, Nature Protocols, 6(4), 439, 20, 2011.

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