化学とマイクロ・ナノシステム学会誌
Vol.16, No.2 (2017)

化学とマイクロ･ナノシステム
第 16 巻 第 2 号
解説・総説
低侵襲な外科手術を支援する空気圧駆動ロボットシステム
電界誘起気泡における機能創発川嶋 健嗣 ・・・・・・
山西 陽子 ・・・・・・

1
7

トピックス
ガラス粉末の焼結によるガラス製 3 次元マイクロ流体チップ作製法

内藤 豊裕 ・・・・・・ 14

平成 28 年度 奨励賞
マイクロバイオ分析システムの開発

佐藤 記一 ・・・・・・ 15

平成 28 年度 若手優秀賞
高効率一細胞解析を可能とするマイクロウェルアレイ技術の開発
金秀炫 ・・・・・・ 17
微分干渉熱レンズ顕微鏡と拡張ナノクロマトグラフィーを用いた超微量分離分析 清水 久史 ・・・・・・ 18
有機薄膜トランジスタを用いた化学センサデバイスの開発
南
豪 ・・・・・・ 19

平成 28 年度 技術賞
マイクロチップ電気泳動装置の開発とアプリケーション展開、
および化学とマイクロ・ナノシステム分野における多様な研究開発
荒井 昭博、叶井 正樹、中村 伸 ・・・・・・ 20

第 35 回研究会報告
化学とマイクロ・ナノシステム学会第 35 回研究会（東京）大河内 美奈 ・・・・・・ 22

第 35 回研究会 優秀発表賞
リン酸塩－PDMS 流路を用いたコラーゲンチューブの形成とその応用
福士万由、矢嶋祐也、古澤和也、鵜頭理恵、山田真澄、関 実 ・・・・・・ 24
がん細胞スフェロイド群を用いた抗がん剤ペプチド探索デバイス
栗生 識、石田 忠、門之園 哲哉、近藤 科江、小俣 透 ・・・・・・ 26
毛管現象を利用した微小液滴生成のためのウェルアレイの表面改質
矢菅 浩規、三木 則尚 ・・・・・・ 28
バッフル構造を配置した流路デザインによる粒径の精密制御
木村 笑、真栄城 正寿、石田 晃彦、谷 博文、渡慶 次学 ・・・・・・ 30
スフェロイドの機械特性に基づく分離を目指したオンチップソーティングシステム
中原 康、佐久間 臣耶、新井 史人 ・・・・・・ 32
マイクロステンシルプレートを用いた基底膜模倣細胞培養系の開発
岩舘 秀樹、木村 尚貴、橋本 里奈、矢嶋 祐也、鵜頭 理恵、山田 真澄、関 実 ・・・・・・ 34
シータ管を用いた鎖状ハイドロゲルファイバの作製
西村 啓吾、森本 雄矢、森 宣仁、竹内 昌治 ・・・・・・ 36

第 35 回研究会 優秀研究賞
インプリントシート上の生体分子反応性の検討
秋山 雄斗、門田 健次 ・・・・・・ 38
単一細胞の高効率分離を目指したマルチ光照射システムの構築
根岸 諒、高井 香織、田中 剛、松永 是、吉野 知子 ・・・・・・ 42
夾雑物存在下でマイクロ RNA を検出する技術の開発
藤井 聡志、神谷 厚輝、大崎 寿久、三澤 宣雄、竹内 昌治 ・・・・・・ 46

お知らせ・・・・・・ 50

平成 29 年度定時社員総会議事録、化学とマイクロ・ナノシステム学会 学会賞選考規定、奨励賞選考規程、若手優秀賞選考規程、技術賞選考規程、論文投稿規定、会費に関する規程、変更届、入会案内

マイクロバイオ分析システムの開発
佐藤記一
群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門

このたびは平成 28 年度化学とマイクロ・ナノシス
テム学会奨励賞をいただき，大変光栄に存じます．今
回の受賞に当たり，これまでにご指導いただきました
北森武彦先生，角田欣一先生に厚く御礼申し上げます．
また，ともに研究を進めてきました東京大学北森研究室，東京大学農学部分析化学研究室，群馬大学角田研究室の歴代スタッフ及び学生の皆様，および日本女子大学佐藤香枝先生に厚く御礼申し上げます．
・北森研時代
私は学生時代，酵素学の研究に従事しておりましたが，学位取得後は全く違う分野の研究に携わってみた
いということで，北森先生の研究室でポスドクをさせていただくことになりました．学部４年生の頃に少しだけ北森先生の研究のお手伝いをしたこともあり，北森先生のことは少しだけ存じ上げていたのですが，笑
顔がチャーミングな優しい先生という印象でした．当時は，電気泳動チップの存在はなんとなく知っていた程度でしたので，採用面接の折，「キャピラリー電気究者などの手助けにより，特にイムノアッセイのマイ

泳動はやったことがあるので，チップ電気泳動に興味

クロチップ集積化について一定の成果を上げることあります」的な発言をした記憶があります．知らなかができました．ELISA に代表される固相化イムノアッったから仕方ないのですが，一貫して「チップ電気泳

セイは，拡散が遅いタンパク質の固液界面での反応を

動だけはやらない！」がモットーだった北森先生にず利用することから，液相空間が小さく比界面積が大き

いぶんすごいことを言ったものだと思います．

いマイクロ流体デバイスのメリットが最も活かしや

農学部出身ということで，北森研ではバイオ系の研すい分析法の一つであったと考えられます．

究，主にイムノアッセイと動物細胞を用いた実験法のその後マイクロチップイムノアッセイは企業研究

マイクロチップへの集積化に携わってきました．しか者を中心に研究が進められ，大型の大規模自動分析装

し，それまでマイクロチップを知らなかっただけでな置が開発され，さらにより使いやすいように小型化さく，イムノアッセイも動物細胞の培養も全くやったこ

れて上市されました．自分が開発してきた分析法が，とがなかったため，すべてが手探りの状態でした．さ

私の手を離れた後に製品化される日が来るとは思っらに，全実験室がクリーンルーム，大型の防振台にレてもいなかったので，少し不思議な気分だった記憶がーザー光学系，どこをどう調整したらよいかよくわかあります．当時開発したイムノアッセイチップは大変らない大型の熱レンズ顕微鏡，北森先生のお人柄，４

高価な石英ガラス製だったため，使い捨てにすること

月着任かと思っていたら３月から実験するように言は不可能であり，反応固相は出し入れ可能なビーズにわれ，すでに５月の学会発表が申し込まれているなど，して，チップは洗って使うという方法は優れていたと新鮮なことばかりで戸惑うことの多かった研究スタ

考えられますが，後に自動分析装置を開発する上では，ートだった記憶があります．

ビーズを使うことは少しデメリットだったかなと思そんな中でも渡慶次先生をはじめとするさまざまな分野から集まった数多い研究室スタッフや共同研

15

うこともあります．
北森グループに所属していた期間は４年にも満た化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

ないのですが，私の研究人生の中では最も大きな転換

指導不足で，彼には申し訳なかったのですが，またも点であったことは間違いありません．その後 10 年くや研究は担当する学生の資質や熱意で大きく変わる

らいは北森グループの一員であると誤解されることものだと実感しました．

も多かったので，よそから見てもよほど印象が強かったのかもしれません．
・東大農学部時代
その後，農学部の出身研究室に移ってからは，ヒト由来の細胞を用いたバイオアッセイ法の開発に従事してきました．当時は細胞とマイクロチップの組合せというと，セルソーターによる細胞分離あるいは導入した細胞を破砕して内容物を分析するといったものが多く，細胞を培養したチップを用いて薬などの化合物の生理活性を調べるといった研究はあまり行われていませんでした．そこで，チップ内にヒトの細胞を培養し，毒性化合物の試験や，その効果を阻害する薬

図1の開発に役立つバイオアッセイチップの研究を中心に取り組んできました．
そんな中，せっかくマイクロ流路なのだから，流れのある環境ならではのバイオアッセイをと考えました．血管よりは，より農学部らしい研究をということ
で，腸管吸収に着目しました．研究が進んで成果が出始めたころ，担当していた大学院生が，たまたま学内の研究発表会で藤井先生，酒井先生の研究グループが類似の研究発表をしているのを発見し，驚いて戻ってきました．デバイスの構造ややり方がずいぶん違うから，大丈夫だからとなだめた記憶があります．
その後その研究を引き継いだ井村祐己君が腸管だ
けでなく，モデル臓器の数を増やす方向で研究を大幅に進めてくれたことで，いくつもの研究成果が出ました．指導者がしっかりしていない場合は特にそうだと思うのですが，研究の進捗は担当する学生の資質や熱意で大きく変わるものだと実感しました．そういった場合，「この実験は彼じゃないと実現できない」とい

糸球体濾過模倣デバイス

彼ら２人を初めとする多数の学生の努力により，これまでに胃や十二指腸での消化過程，腸管吸収，肝代
謝，腎排泄，微小血管モデルなど薬物動態に関わるいくつかの臓器モデルの開発を進めることができました．世界的な Organ-on-a-Chip，Body-on-a-Chip ブームの荒波の中を進んでいくのは困難が伴いますが，これからもなんとか舵を取っていきたいと思っております．
以上，これまでの研究生活を振り返り，その一部を紹介させていただきました．こうして今日まで研究が進められたのも，素晴らしい指導者，同僚，学生に恵まれたおかげと深く感謝しております．今後も微力ながら本学会の発展に貢献できるよう，研究や教育に邁進していきたいと考えております．今後とも皆様のご指導ご鞭撻を賜りますよう，よろしくお願い申し上げます．

った状況に陥りやすく，彼の卒業後に群馬大学に異動した私は，この研究を続けられるのか大変危惧した記
憶があります．
・群馬大時代チップの作り方を誰ひとり知らないという状況の中で新たに立ち上げたばかりの研究環境だったにもかかわらず，東大農学部時代よりも高度なチップをよ
りきれいに作り上げるノウハウを確立できたのは，着任して最初に研究室に配属された作田悠君の努力のおかげでした．地道な努力が多すぎたせいで，研究成
果が出るまでには時間がかかってしまったのは私の化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

16高効率一細胞解析を可能とするマイクロウェルアレイ技術の開発
金秀炫
東京大学生産技術研究所
この度は、平成 28 年度化学とマイクロ・ナノシス
テム学会若手優秀賞を頂き、大変光栄に存じます。本
受賞までの間にご指導頂きました東京大学藤井輝夫
先 生 、 野 地 博 行 先 生 、 CNRS 研 究 者 の DominiqueFourmy 様に深く御礼申し上げます。また、一緒に研究を行った Lund 大学の Thomas Laurell 先生、Maria
Antfolk 様、東京工業大学の山本貴富喜様と、実験を手伝っていただいた小泉沙織様、吉田后那様に深く感現するための総合 1 細胞解析システムの開発を行な

謝いたします。本稿では、当該研究と研究歴を簡単にっています。実際の臨床検体の解析するため、Lund

紹介させて頂きたいと思います。

大学の Laurell 先生が持っている超音波で細胞の分離

私は国費外国人留学生として東京大学生産技術研

技術と、EMA を融合することで、細胞の分離・解析究所の藤井輝夫先生のご指導で日本での研究を始めのためのシステムを開発しました[4]。一方で、このました。当初は、タンパク質が合成される時のシステムを細胞数の限られた臨床検体の解析のため

molecular crowding 環境の影響を調べるための基礎研利用するためには、分離された細胞を洩れずに捕捉し究を行う予定でした。そして molecular crowding 環境

解析することが強く求められます。しかし、当初のを再現するため、細胞を捕捉した後に破砕することが

EMA の細胞捕捉率はわずか 10％程度であり、臨床検可能なマイクロ流体デバイスを考案しました。しかし、体解析への応用は困難でした。そこで、捕捉率向上の当初の様相と違い、タンパク質合成がうまく進まなか

ため、マイクロウェルをその機能の違いによって、捕ったのです。そこで発想を変え「このデバイスを、細捉用ウェルと反応用ウェルに分離し、細胞に作用する胞を一つずつ解析するために使えばどうか」と考え始

静電力・流れのシミュレーション結果に基づき、各ウめました。その後、様々な改良と実験を繰り返し、つェル構造の最適化を行いました。その結果、95%の高

いに多数の 1 細胞の内部質を同時に解析することが効率細胞捕捉率の達成と、細胞内物質解析に成功しま可能である Electroactive Microwell Array (EMA)が開発した[5]。本結果は高く評価され、当雑誌の表紙イメできました。EMA は、マイクロウェルの底面部分にージとして採択・紹介されました。

電極を配置することによって、解析対象物である単一

私はこの数年間、1 細胞解析を実現するためのマイ細胞や粒子を誘電泳動によって効率よくウェル内に

クロ流体デバイスを開発してきました。1 細胞解析はトラップすることが可能な技術です[1]。この技術を世界的に注目を集めており、次世代シーケンサを用い用いた 1 細胞解析デバイスの開発を中心の結果とした網羅的な解析による基礎研究が活発に進められてで 2010 年 9 月に博士学位を取得しました。

います。次のフェーズとしては、基礎研究で得られた

その後、CREST 博士研究員として東京大学応用化

解析結果に基づいて、1 細胞解析を医療分野へ応用す

学科の野地博行先生の研究室で 1 分子 ELISA 方法のることになると考えています。このためには、多数の開発に関する研究を行いました[2]。野地研究室では細胞を効率良く捕捉し、同時並列的な解析ができる簡優れた環境の中で毎日楽しく研究することができま

単なシステムの開発が強く要求されると思います。私したが、心の中には博士過程で行った 1 細胞解析デバ

は医学部と企業との共同で「1 細胞解析の医療への応

イスを本格的に開発したい未練が残っていました。そ用」を目指して今後も精進していく所存です。

のため、2013 年 4 月から特任助教として藤井輝夫先文生の研究室に戻り、1 細胞解析に関する研究を続ける
ことにしました。
藤井研究室に戻ってまず始めたのは、EMA を用いて iPS 細胞集団の分化状態の分布変化を捉える研究でした [3]。さらに今では臨床検体の 1 細胞解析を実

17

献1) S. H. Kim et al., Small 7, 3239-47, 2011.
2) S. H. Kim et al., Lab Chip 12, 4986-91, 2012.
3) S. H. Kim et al., Lab Chip 14, 730-6, 2014.
4) S. H. Kim et al., Lab Chip 15, 4356, 2015.
5) S. H. Kim and T. Fujii, Lab Chip 16, 2440-9, 2016.

化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

微分干渉熱レンズ顕微鏡と拡張ナノクロマトグラフィーを用いた超微量分離分析清水久史
東京大学大学院工学系研究科
この度は、栄えある平成 28 年度化学とマイクロ・ナノシステム学会若手優秀賞を頂き、光栄に存じます。
これまでにご指導、ご助言を頂いた全ての先生および先輩の方々に、この場を借りて深くお礼申し上げます。
私は 2006 年 4 月に東京大学工学部応用化学科の学部生として配属されて以来、修士、博士、ポスドク、助教として北森武彦先生に研究のご指導を頂いて参りました。その間、北森研究室のお家芸ともいえる熱レンズ顕微鏡を用いた単一分子分析法の研究に始まり、
拡張ナノ空間内の物質の検出や分離分析との集積化

500 nm の拡張ナノ流路で測定をしたところ、TLM でなどへと研究の幅を広げて参りました。本稿では、こは測れなかった数 100 分子の検出に成功し、非常に驚れらの研究について簡単に説明させて頂きます。

いたことを記憶しています。これが契機となってマイクロ・ナノ空間に代表される微小空間では、体JSPS の特別推進研究「拡張ナノ空間流体工学の創成」

積が小さいため検出対象の分子そのものの数が少な

や JST の CREST 研究「拡張ナノ空間特異性を利用しくなります。従って、絶対的に高感度な検出法が必要た革新的機能デバイスの創成」に関わることとなり、になります。また、蛍光を発しない分子の検出も極め

今回の受賞理由ともなりました拡張ナノクロマトグて重要です。熱レンズ顕微鏡（Thermal lens microscope:

ラフィーの研究に取り組ませて頂きました。拡張ナノ

TLM）は分子の光吸収と無輻射緩和を用いた検出法で、クロマトグラフィーは数 100 nm スケールの流路その試料にレーザーを集光することによって発生した熱ものを分離カラムとして用いるクロマトグラフィー

を屈折率の局所変化（熱レンズ効果）として高感度にでありますが、体積が aL-fL と極めて小さく検出法が検出するものであります。私が北森研究室に配属され蛍光に限られていました。そこで DIC-TLM を検出器

た 2006 年の時点では、既に TLM を用いた平均分子数とすることで、fL オーダーの非蛍光試料の分離検出

0.4 分子の非蛍光分子濃度定量や金属ナノ粒子のカウに初めて成功しました。現在は、この分離検出を高度ンティングが実現していただけでなく、イムノアッセ

化して単一細胞のプロテオミクス解析に応用すべく、

イに代表される分析デバイスの検出器としての応用

UV 励起型の DIC-TLM や、拡張ナノグラジエントク

や、マイクロ化学技研株式会社によるデスクトップ

ロマトグラフィーの開発に取り組んでいます。また、TLM の製品化が進められておりました。一方、大学

DIC-TLM は装置として大型であることから、光導波の研究としてはマイクロ空間から拡張ナノ空間路を用いた検出機能の集積化にも取り組んでおりま（10-1000 nm スケールの空間）へと研究対象がシフトす。今回の受賞を大きな励みとし、今後も研究に邁進してきた時期でありました。TLM はマイクロ空間内

していく所存でございますので、皆様のご指導・ご鞭の非蛍光分子を検出できる強力なツールであります撻のほど、よろしくお願い申し上げます。

が、熱レンズ効果の大きさは m スケールであるため、さらに小さい拡張ナノ空間に適用するには難しい一

文

面がありました。これに対して、当時私が研究をして

1) Kitamori, T.; Tokeshi, M.; Hibara, A.; Sato, K.; Anal.
Chem., 2004, 1, 101-108.
2) Shimizu, H.; Mawatari, K.; Kitamori, T. Anal. Chem.,
2010, 82, 7479-7484.
3) Shimizu, H.; Mawatari, K.; Kitamori, T. Analyst, 2014,
139, 2154-2157.
4) Shimizu, H.; Mawatari, K.; Kitamori, T. Anal. Chem.,
2017, 89, 6043-6049.

いた微分干渉熱レンズ顕微鏡（Differential interference
contrast thermal lens microscope: DIC-TLM）は、発熱に伴う屈折率変化を光の位相シフトとして検出する手法でした。そこで、熱レンズ効果（＝幾何光学的現象）
から光位相シフト（＝波動光学的現象）への転換という着想に至りました。実際に DIC-TLM を用いて深さ化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

献

18

有機薄膜トランジスタを用いた
化学センサデバイスの開発
南豪
東京大学生産技術研究所

平成 28 年度化学とマイクロ・ナノシステム学会若手優秀賞をいただき，大変光栄に存じます。ご推薦いただきました丹羽修先生をはじめ，関係各位の先生方にこの場を借りまして深く御礼申し上げます。
歴代の受賞者の御名前を拝見しますと，名立たる先生
方が名を連ねておりますため，私が受賞させいただきましたこと，恐れ多く感じております。私はもともと有機合成化学の人間でございまして，学位に関しましても，新規水溶性ポリチオフェンの合成と物性評価に得が肝心と判断し，有機合成化学を勉強しました。ボ

関する論文を執筆して取得致しました。更には 3 年ほ

トムアップでものをつくる楽しさは格別です。次に人ど前までは国外におりましたため，多くの本学会の皆工分子認識材料の実践応用先として，センサを選びま様は「こいつ誰？どこから来たの？」状態ではないかした。センサに関して，しっかり研究を行うためにはと拝察致します。従いまして，貴重な紙面を割いて恐分析化学が必要不可欠と考えまして，そこで超分子分

縮ではございますが，簡単に自己紹介をさせていただ

野で分析化学への展開を試みていらっしゃる

ければと存じます。ちなみに名前からたまに中国の方Anzenbacher 先生にコンタクトを取った次第です。米と判断され，中国語で話しかけられますが，残念なが国では，光学ケモセンサアレイ開発を通じて実際のヒら全く喋れません（みなみつよしです）。見かけましトの尿や唾液中の物質の検出法に関して勉強させてたら，日本語でお声かけいただけますと幸いです。

いただきました。それらを勉強している最中，「次に私は埼玉県生まれの埼玉育ちで，実家から自転車でも必要なのはセンサのデバイス化」と考えました私は，通えるという理由から（＝実験を始めたら帰りが遅く

これまでの自身の分野とは全く異なる有機トランジなると考えたため），地元の埼玉大学工学部応用化学

スタがご専門の時任静士先生にコンタクトを取りま科に進学しました。研究室配属では，久保由治先生のした。デバイス作製の中でも有機トランジスタを選ん

研究室を選択し，分子認識化学と有機合成化学の基礎だ理由は，1) ポリチオフェンの合成経験をもつ；2)を学ばせていただきました。学部及び修士課程までは合成化学的アプローチとの親和性；3) 半導体層が分金ナノ粒子に関する研究を埼玉大学にて行っており子の集合体で構築されており，超分子化学の範疇にあました。修士課程修了のタイミングで，久保先生が首る；4) 電極表面の修飾処理に関して，金ナノ粒子作

都大学東京に異動されることとなり，首都大の博士課

製時に勉強した自己組織化単分子膜の技術を活かす

程に進学しました。2011 年 3 月に先の題目で学位をことができる，と判断したからです。幸いにも時任先頂戴し，その後は，米国のボーリンググリーン州立大

生は快く私を助教として迎え入れていただき，一から学の Pavel Anzenbacher, Jr.先生のもとで博士研究員をトップダウンプロセスに基づくデバイス開発を勉強勤めました。3 年弱米国暮らしをした後，2014 年山形させていただきました。そしてこれまで培ってきた分

大学の時任研究室の助教として着任し，2016 年 4 月，子認識化学の視点から，有機トランジスタ型センサデ

現所属にて自身の研究室を立ち上げました。

バイスの開発を行い，今回の受賞へと繋がりました。

私が取り組んで参りました研究は，「超分子化学に

分子認識能を賦与した有機トランジスタとマイクロ立脚した分子認識材料について，学理の探求をしなが

流路デバイスの相性は良いと判断しております。これ

らも，いかにして実践的に利用できるようにするか」らが一体化した先には，「分子認識材料の実践応用」という内容になっております。これは学生の頃から一に一歩近づくと考えております。まだまだ若輩者でご貫しております。そのような考えを達成するためには，ざいますので，変わらぬご指導・ご鞭撻のほど，どう

まずは，欲しいと思った材料を自身で作れる技術の習ぞよろしくお願い申し上げます。

19

化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

マイクロチップ電気泳動装置の開発とアプリケーション展開、および化学とマイクロ・ナノシステム分野における多様な研究開発
荒井 昭博*1, 叶井 正樹 2, 中村 伸 1
1 株式会社島津製作所分析計測事業部, 2 株式会社島津製作所基盤技術研究所

1. はじめに

3. 社外研究機関との共同研究

この度は、平成 28 年度化学とマイクロ・ナノシス

そのような状況の中、社外の先生方との協働による

テム学会技術賞という栄誉ある賞をいただき、誠にあ

実用化研究プロジェクトに積極的に参画させていた

りがとうございました。長年開発に携わった関係者をだき、様々な知見を得ることができました。NEDO 地

代表して、選考委員の先生方をはじめご指導ご鞭撻賜

域コンソーシアム研究開発事業「ナノチャンネル電気

りました多くの先生方ならびに弊社製品をご愛用い泳動に基づく次世代生体高分子情報計測システムのただいているユーザー様のご支援の賜物と重ねて御開発」(H12～14 年度)の委託研究では、当時、徳島大学の馬場嘉信先生にご指導いただき、200-500nm サイ

礼申し上げます。
弊社がマイクロチップ電気泳動(MCE)の要素技術

ズのピラーを有するナノ構造体を形成したチップと開発に着手してから約 20 年が経過しますが、受賞理

固体ブルーレーザを用いる高感度 MCE システムを開由となりました一連の製品およびアプリケーション

発しました。

開発についてその経緯などを貴重な紙面をお借りしてご紹介させていただきます。

また、兵庫県立大学の寺部 茂先生、京都大学大塚
浩二先生のご指導、さらには JST 地域結集型共同研究事業「機能性タンパク質の解析評価システムの開発」

2. 要素技術開発と用途開発(H12～16 年度)では、横浜市立大学の西村善文先生、

TAS コンセプトが発表されてまもなく弊社も明石知子先生との共同研究を通じて、MCE と ESI-MS

1996 年 6 月 HPLC96 にて MCE の研究成果を発表し、のインターフェースに関する要素検討を行いました。

分析の高速化、極微量化、小型化へと変えていく将来

スプレーノズルとチップとのリキッドジャンクショ

の基盤技術であることを確信しました。そこでまず本ン構造を考案しチップ流路長と注入条件、流路内面コ技術の適用分野を絞り込むために、アプリケーション

ーティング等の最適化により、塩基性タンパク質を含開拓、そして将来のライフサイエンス分野に向けた専

む生体高分子の迅速分析が可能となりました。

用機開発につながる汎用システムの開発を行うこと

分離検出プラスアルファの単位操作を同一チップになりました。2001 年 2 月、当時 MCE 用としてはほ上に実現する試みは世界中で広く行われており、基本

とんど報告例がなかった UV 検出器と光学スリット

部分はすでに権利化されていることが多く商用化がを形成した石英製マイクロチップ、さらに全自動でチ難しい点もありますが、試料の前処理に関する要素技

ップは繰り返し使用できる装置 MCE-2010 を発表し術は、様々なシステムへの展開が考えられることからました。検出感度を補うために、深さ 50μm×長さ

多くの先生方のご指導をいただきました。広島大学の25mm の分離流路全体にグレーティング分光した光

廣川 健先生には、チップ上の過渡的等速電気泳動法

を照射し、チップの裏側に配置した 1024 素子のイメに よ る オ ン ラ イ ン 前 濃 縮 で UV 検 出 で あ っ て もージセンサで所定時間スキャンし取り込んだ信号を

0.22ng/ L の DNA が検出できることを、同志社大学

積算平均化処理することによりノイズレベルを下げ

塚越一彦先生には、チップ上のオンラインイムノアッ-5AU でした。
これにより、る方法で、検出下限が 5×10

セイ-化学発光検出が可能であることを、その他、企タンパク質の SDS-PAGE(タンパク製剤の簡易 QC 等)、

業とのフロースルーPCR チップの評価システム等おチップ IEF(糖タンパク質のグリコフォーム分析等)、

手伝いさせていただきましたのは有用な経験でした。

CZE (候補薬物の pKa スクリーニング等)その他の分
離モードにご使用いただけました。しかし、マイク

4. DNA/RNA 分析システムの製品化

ロ・ナノシステムとしての利点が生かせ、かつ市場ニ

遺伝子解析分野の事業を促進するために 2006 年 10ーズにマッチした製品開発という点ではまだ要素技

月、大量処理型 BioMEMS DNA シーケンサ DeNOVA-

術のレベルアップが必要でした。

5000HT、2007 年 8 月、DNA/RNA 分析専用マイクロ化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

20

5. ゲノム編集応用と今後の開発
近年、MultiNA で最も利用されているアプリケーシ
ョンは、ゲノム編集後のヘテロ 2 本鎖移動度分析による遺伝子改変細胞の品質管理です。CRISPR/Cas9 で変異を導入後、欠失/挿入近傍領域を PCR し、熱変性・再アニールすることによりヘテロ 2 本鎖を形成します。完全相補的な野生型ホモ 2 本鎖と変異型ホモ 2本鎖は分子量に依存した移動度を示しますが、それ以外にミスマッチが起こって立体構造が異なるヘテロ2 本鎖ができ、それらの移動度が遅くなるため相互に分離できることを利用します。シーケンスすることな
く、またミスマッチ切断酵素で処理することなく、簡便に変異の有無をスクリーニングすることができま
図 1. MCE-202 MultiNAす。現在、PCR サイズの 2%程度の差があるヘテロ 2チップ電気泳動装置 MCE-202 MultiNA を発売いたし

本鎖であれば分離可能であり、ヘテロ 2 本鎖バンドのました。DeNOVA-5000HT は、高スループット、低ラ

高分離検出による遺伝子型同定や、野生型 2 本鎖とヘンニングコストで長鎖解読することを目的に開発さテロ 2 本鎖群の定量により変異導入率を算出し、設計れたサンガーシーケンサです。47cm×25cm のガラスしたゲノム編集活性の評価などにも利用されていま

プレートに長さ 44cm の流路を 384 本集積し独自の最す。将来的にもこの分野の用途は拡大するものと見込

適化分離ポリマーにより、正答率 99.9%以上で 800bp

まれますので、基本性能を左右する試薬キットの改良

までの長鎖解読を 24 時間の全自動運転で 4Mbp/日とや、操作性を向上させた解析ソフトウェアなどの開発

当時としては最大の処理能力を有していました。
一方、MultiNA は DNA/RNA フラグメント解析専用機として開発したもので、2007 年の十大新製品賞(日刊工業新聞社)に選定いただきました。アガロースゲ
ル電気泳動と同じランニングコストで、より高感度・高分離能で全自動分析ができることを狙った装置で、一般のジェノタイピングから NGS のサンプル QC 用途の他、現在は、ゲノム編集後の変異導入スクリーニが求められます。
適用されるアプリケーションの拡大に伴い、分析コ
ストを左右するチップの再利用回数の維持が困難になるケースがあります。特にサンプル由来の夾雑成分の流路への吸着（PCR 反応液や精製度合いの低いサ
ンプル鋳型由来の成分など）に悩まされることになります。そこで、チップの汚れを専用のクリーニング液で定期的にクリーニングする方法の提供や、指標となるデータや装置のメンテナンス情報から性能の低下

ングに利用されています。分析コストを下げるためにを予測し事前に予防処置をユーザーに促したりするは繰り返し使用する石英チップの品質管理とコスト

機能など、基本性能の向上に加えて全自動システムな

ダウンが重要であり、量産化技術を確立することがでらではの操作性向上の機能も搭載できました。

きました。6 インチウェハ単位でフォトリソ、エッチ
ング、接合までを行い、ダイシング後は電極一体形成と流路のパーマネントコーティングを行います。

6. おわりに
MCE は、化学とマイクロ・ナノシステム分野において最も早く実用化された技術の一つですが、弊社の製品化とアプリケーション展開に際し非常に多くの先生方のご指導を賜りましたことに改めて御礼を申し上げます。今後とも分析現場の課題を解決するためのより良い製品と様々な周辺技術を提供してまいりますので、ご指導ご鞭撻を賜りますよう、何卒宜しくお願い申し上げます。

図 2. MultiNA 用マイクロチップ

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化学とマイクロ・ナノシステム 第16巻 第２号 2017年10月

化学とマイクロ・ナノシステム学会第 35 回研究会（東京）大河内
東京工業大学美奈
物質理工学院

2017 年 5 月 22 日（月）～23 日（火）の 2 日間、東、清水久史先生（東京大学大学院工学系
技術研究所）

京工業大学大岡山キャンパスにて、化学とマイクロ・研究科）、南 豪先生（東京大学生産技術研究所）から

ナノシステム学会第 35 回研究会が開催されました。

ご講演がありました。昼休みを挟み、奨励賞を受賞さ

今回の研究会は、西 9 号館ディジタル多目的ホールにれた佐藤記一先生（群馬大学大学院理工学府）からごて、招待講演、受賞講演、フラッシュプレゼンテーシ

講演がありました。技術賞は、中村 伸 氏、荒井昭博

ョンを行い、コラボレーションルームでポスターセッ氏、叶井正樹氏（株式会社島津製作所分析計測事業部

ション、メディアホールで企業展示を行いました。招ライフサイエンス事業統括部）が受賞され、荒井氏か

待講演 2 件、特別ポスター発表 8 件、ポスター発表

らご講演がありました。フラッシュプレゼンテーショ

100 件、機器展示 13 社、カタログ展示 3 社、要旨集

ン・ポスターセッション 3 を行った後、佐藤記一先生への広告掲載 18 社、協賛品提供 1 社、参加者 217 名より第 36 回研究会の開催案内をいただきました。続となり、盛会のうちに終えることができました。

いて、ポスター賞（優秀発表賞、優秀研究賞）の表彰

今年度から若手企画セッションは秋の研究会で行式が行われました。審査委員長をお願いしました川野

うことととなり、研究会は午後からの開催となりまし竜司先生（東京農工大学）を中心に審査委員会の厳正た。開会の挨拶を本会会長の藤井輝夫先生（東京大学）

な審査の結果、優秀発表賞 7 件、優秀研究賞 4 件が選からいただき、続いて山西陽子先生（九州大学大学院出されました。

工学研究院）より、「電界誘起気泡による機能創発」

優秀発表賞という演題で招待講演をいただきました。総会・授賞

1P-22

福士万由（千葉大学大学院融合理工学府）

式を経て、フラッシュプレゼンテーションおよびポス

リン酸塩−PDMS 流路を用いたコラーゲンチューブ

ターセッション 1 が行われました。ポスター発表のフの形成とその応用

ラッシュプレゼンテーションに続き、前回の研究会と同様に「展示企業フラッシュプレゼンテーション」を行いました。これは、機器展示の内容を短時間でご紹介いただく企画ですが、ご希望のあった 4 社にお話しいただきました。次に、川嶋健嗣先生（東京医科歯科
大学生体材料工学研究所）から「低侵襲な外科手術を支援する空気圧駆動ロボットシステム」という演題で招待講演をいただきました。今回の招待講演は、2 演
題ともにバイオメディカル分野における医療支援技術の開発に関するものでしたが、山西先生の気泡で細胞を切る「バブルメス」や電界誘起気泡インジェクシ
ョンメス、川嶋先生の空気駆動手術支援ロボットシス

開会の挨拶をされる藤井輝夫先生

テムの研究開発について、着想から開発過程に至るまで詳細にお話しいただきました。
2 日目は、まず、フラッシュプレゼンテーション・
ポスターセッション 2 を行いました。前回の研究会に引き続き、安川智之先生（兵庫県立大学）、山田真澄
先生（千葉大学）がオーガナイザーとなり、「細胞分離」、「マイクロリアクター」の 2 テーマに関わる研究開発を進められている企業や先生方にお集まりいた
だき、特別ポスター発表をお願いしました。続いて、若手優秀賞を受賞された金 秀炫先生（東京大学生産

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ポスターフラッシュプレゼンテションの様子

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優秀発表賞を受賞した学生会員

1P-24

優秀研究賞を受賞した会員

栗生 識（東京工業大学工学院）

がん細胞スフェロイド群を用いた抗がん剤ペプチ
ド探索デバイス2P-06

矢菅浩規（慶応義塾大学大学院理工学研究科）

毛管現象を利用した微小液滴生成のためのウェル
アレイの表面改質
2P-08

木村 笑（北海道大学大学院総合化学院）

バッフル構造を配置した流路デザインによる粒径
の精密制御
2P-25

中原 康（名古屋大学大学院工学研究科）

懇親会の様子スフェロイドの機械特性に基づく分離を目指した

懇親会

オンチップソーティングシステム

初日プログラム終了後、正門近くの百年記念館 1 階に

3P-09

岩舘秀樹（千葉大学大学院融合理工学府）て懇親会を行いました。招待講演の先生方を含めて多マイクロステンシルプレートを用いた基底膜模倣

くの方々にご参加いただき、交流を深めました。

細胞培養系の開発

謝辞

3P-28

西村啓吾（東京大学生産技術研究所）

最後になりましたが、第 35 回研究会にご参加頂き、シータ管を用いた鎖状ハイドロゲルファイバの作研究成果をご発表下さいました皆様に感謝申し上げ

製ます。特に、お忙しい中ご講演頂きました招待講演の優秀研究賞

講師の先生方、特別ポスター発表を頂きました先生方、

1P-17

機器展示にご参加頂きました企業様に感謝申し上げ

丸山央峰、秋田祐甫、益田泰輔、小俣誠二、

新井史人（名古屋大学大学院工学研究科）
光環境センサを用いた三次元組織内酸素分布計測
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秋山雄斗、門田健次（デンカ株式会社）

インプリントシート上の生体分子反応性の検討
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根岸 諒、高井香織、田中 剛、松永 是、吉野知子（東京農工大学大学院工学研究院）

ます。ポスター発表では、十分な会場を確保できず、
狭く迷路のような会場となりましたこと、お詫び申し上げます。天気に恵まれた初夏の暑い日でしたが、皆さんの熱意が感じられる２日間となりました。理事会
および実行委員会の先生方、学会事務局の方々には多大なご支援を頂きました。ここに深く御礼申し上げま

単一細胞の高効率分離を目指したマルチ光照射シす。スタッフとしてご協力頂きました東京農工大学おステムの構築よび東京工業大学の研究室の方々、ありがとうござい藤井聡志、神谷厚輝、大崎寿久、三澤宣雄、ました。今後も、化学とマイクロ・ナノシステム学会

竹内昌治（神奈川科学技術アカデミー、東京大学生産研究会が活発な議論の場として発展していくことを

3P-20

技術研究所）

祈念しております。

マイクロ RNA を夾雑物存在下で検出する手法の開実行委員：大河内美奈（東京工業大学）、川野竜司（東京農発

工大学）、田中剛（東京農工大学）、田中祐圭（東京工業大学）、
西迫貴志（東京工業大学）、火原彰秀（東北大学）、山田真澄（千葉大学）

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