μTAS2004 における研究開発動向
目次
１. 会議名２. 開催日時、場所、開催規模
３. 発表件数,採択率
４. 研究機関別発表件数(MMC にて First Author の所属にて分類)
５. 発表した日本の企業名（全て 1 件発表）
６. マイクロ化学分野の研究開発動向

１. 会議名μTAS2004(The 8th International Conference on Miniaturized System in Chemistry and Life science)
２. 開催日時、場所、開催規模(1) 期間：2004 年 9 月 27 日〜30 日(2) 場所：Malmo Exhibition and Convention Center (スウェーデン マルメ)
(3) 出席者数：735 名程度(4) 発表形式：oral session（パラレルセッション方式(2 セッション同時進行)）＋poster session
３. 発表件数,採択率(1) 発表件数
総数：428 件
内訳

plenary：6 件,oral：66 件, poster：356 件
700(2) 投稿件数および採択件数（Opening Remarks による）
2003 年（前回）

投稿件数

655 件

462 件

採択件数

430 件

325 件

採択率

66％

70％

600
投 稿 件 数 （件 ）2004 年（今回）

500
400
300
200
1000
2000

(3)開催規模の変化（ proceedings of μTAS2004 による）
2000 年

2001 年

2002 年

Enschede

Monterey

Nara

参加者数

500 名

790 名

710 名

650 名

735 名

投稿件数

230 件

350 件

460 件

462 件

657 件

採択件数

140 件

276 件

316 件

325 件

422 件

開催地

(4) 国別投稿件数（Opening Remarks による）
No.1

日本：175 件

2

アメリカ：132 件

3

スウェーデン：78 件

4

デンマーク：57 件

以下、略2003 年

2004 年

Squaw Valley Malmo

2001

2002
開催年

20032004

(5) 国別発表件数（MMC にて Proceedings の first author にて集計（invited を含む））
No.1

日本：124 件

2

アメリカ：113 件

3

デンマーク：33 件

4

スウェーデン：25 件

以下、略

件数（件）

140120

124
113

100
8060

33

Poland

1 1
国Singapore

Hong Kong

China

1 1 1Czech

Australia

Italy

2 2 1
Spain

2
Ireland

Belgium

Austria

4 3 2
Finland

Canada9 8
Netherlands

UK

Taiwan14 13 13
Switzerland

SwedenGermanyUSA

DenmarkJapan

018 17Korea

25 2020

France40(6) 地域別発表件数発表件数（MMC にて集計）
日本

124 件

北米

121 件

ヨーロッパ

151 件

アジア（除：日本）

31 件

その他

1件

アジア
7%

その他
0%

ヨーロッパ
36%

日本
29%

北米
28%

(7) 参加者の内訳（Opening Remarks による）ヨーロッパ：311 件

アジア（含：日本）：224 名

北米：144 名

その他：4 名４. 研究機関別発表件数(MMC にて First Author の所属にて分類)

発表件数

研究機関

46

University of Tokyo

26

Technical University of Denmark

13

Lund University, The Research Association of Micro Chemical Process Technology

11MIT, Sandia National Laboratories

9UC, Berkley

8

University of Michigan, University of Twente

7

University of Freiburg

6

Imperial College London,

Waseda University

5

Boston University, ESPCI, Kyoto University, Seoul National University
Stanford University, University of Cincinnati

4AIST, JAIST, JST, Keio University, KAIST, National Tsing Hua University,Queen’s University, Royal Institute of Technology, UC,Irvine

以下、略 （発表件数 3 件以下:136 機関）
５. 発表した日本の企業名（全て 1 件発表）
AISIN COSMOS R&D Co., Ltd.,
Hitachi Ltd.,

Arbiotec,Ltd.,

Canon Inc.,NTT Microsystem Integration Laboratories,

Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.,

Enplas Laboratories Inc.,
Shimadzu Corporation,

Yamatake Corporation

6. マイクロ化学分野の研究開発動向
マイクロ化学分野のデバイス・システムには、様々な種類がある。これは、アプリケーションの種類が多い、対象とする反応操作・流体操作の種類が多い、扱うサンプルが固体、液体、ガス、生体など種類が多い、多くの検出原理がある、などの理由による。口頭発表はプログラムのセッション名にそって分類がなされているが、ポスター発表：356 件については application、microfluidics、nanotechnology、MEMS Technology、materials、detection technology、others と大きく分類されているだけであり、研究者が欲する報告（発表内容）を捜しあてるのには時間を要する。
そこで、μTAS2004 の発表全件について、口頭発表のセッションのレベルで分類し直した結果を表 1に示す。
分類のカテゴリー2 がマイクロ TAS のプログラム上のセッション名と、これに当てはまらない発表のために新たに設けた分類名称（斜字で示す）である。
カテゴリー3 はさらに細分した分類で、Transducers や MEMS での分類を参考に設けた。カテゴリー1 は、カテゴリー2 のさらに大分類である。

全体としては、以下の傾向がある。
・ナノ構造では、ナノチャネルが多い。
・MEMS では、リアクター、ミキサーが多い。
・流体操作では、個別の操作の他、液滴輸送・マニピュレーションが多い。
・細胞操作が全体として多い。
以下、MEMS 技術、特にポンプ、バルブ、リアクター・ミキサーについて、注目した発表を紹介する。

表 1. μTAS2004 発表の技術分類

技術分野
カテゴリー1

カテゴリー2

件数 発表番号

ナノ構造

モーター分子カテゴリー3

ナノチャネル

その他（分子カプセル化）
MEMS

流体ポンピング
MEMS

ポンプ
バルブ
リアクター、ミキサー
針（吸出し口）その他（その他構成要素,システム）
ナノ構造
流体操作

分離

分離（ナノスケール分離を含む）

流体操作

操作（分離、希釈、焼却、熱交換他）
流体マニピュレーション（液滴、輸送）
流体計測（流速、濃度）

パーティクル

パーティクル

センシング

オンチップモニタリング

パーティクルソーティング

光学検出
NMR
MSとのカップリング

センシング

化学センサ
ガスセンサ、ガスセンシング

その他(検出、計測、カンチレバー)

ジーン解析

ジーン解析

ゲノム&DNA

プロテオミクス

プロテオミクス
プロテイン結晶化
細胞ポジショニング

セルソーティング・マニピュレーション

細胞培養
細胞破砕

細胞破砕システム

細胞操作

その他（サイトメトリー、分析）
化学システム

二相システム

分析その他

分析その他

流体その他

流体その他（化学反応他）

分析システムバイオデバイスエネルギー（タービン、燃料電池他）
流体応用デバイス・アプリケーション
ドラッグデリバリーシステム

その他

材料物性（表面改質他）
immnoassay

その他

7-1 ポンプ

構成要素製造技術

4 Plenary1, 1B1-1, 1B1-2, 1B1-3
M-84-C,M-90-C,M-91-C,M-92-C,M-93-C,M-95-C,M-98-C,M-10711 C,2B1-1,2B1-2,2B1-3
1 M-105-C
M-64-B,M-73-B,1A3-1,1A3-2,1A3-3,T-58-B,T-63-B,T-65-B,T-8813 E,2A3-1,2A3-2,2A3-3,W-46-E
7 1B2-2,T-64-B,T-82-B,T-94-E,T-103-E,W-48-E,W-61-E
M-50-B,M-52-B,M-53-B,M-55-B,M-63-B,M-113-D,T-40-A,T-41-A,T46-B,T-59-B,T-60-B,T-68-B,T-69-B,T-71-B,T-72-B,T-89-E,T-9219 E,T-107-E,W-51-E
4 M-69-B,T-25-A,T-27-A,W-54-E
1B2-1,1B2-3,M-24-A,M-43-B,M-46-B,M-51-B,M-56-B,M-60-B,M-67B,M-70-B,M-78-B,T-1-A,T-2-A,T-5-A,T-32-A,T-95-E,T-106-E,T25 111-E,W-1-A,W-16-A,W-17-A,W-62-E,W-63-E,W-69-E,W-77-G
5 M-86-C,M-97-C,W-4-A,W-76-G,W-78-G
3 3B1-1,3B1-2,3B1-3
M-10-A,M-13-A,M-14-A,M-21-A,M-40-A,M-49-B,M-57-B,M-59-B,M68-B,M-81-C,M-114-D,T-10-A,T-24-A,T-30-A,T-47-B,T-50-B,T-6623 B,T-67-B,T-73-B,T-74-B,T-86-E,W-18-A,W-29-A
M-42-B,M-44-B,M-65-B,M-66-B,M-76-B,M-80-B,T-23-A,T-45-B,T14 55-B,T-56-B,T-70-B,T-83-B,W-38-A,3A3-2
1 T-22-A
9 2A2-1,2A2-2,2A2-3,T-28-A,T-38-A,T-75-B,T-113-F,W-12-A,W-79-G
1A1-1, 1A1-2, 1A1-3, M-2-A,M-34-A,M-38-A,M-112-D,T-29-A,T-7811 B,W-43-A,W-44-A
M-47-B, M-75-B, W-36-A, W-99-G, W-105-G, W-108-G, 4B2-1, 4B29 2, 4B2-3
M-8-A,M-71-B,M-74-B,M-89-C,M-102-C,M-110-D,2B2-1,2B2-2,2B23,T-12-A,T-15-A,T-79-B,W-34-A,W-57-E,W-59-E,W-64-E,W-74G,W-81-G,W-82-G,W-83-G,W-84-G,W-85-G,W-86-G,W-87-G,W-8832 G,W-90-G,W-91-G,W-92-G,W-94-G,W-98-G,W-103-G,W-107-G
4 3B2-1,3B2-2,3B2-3,W-89-G
W-31-A,W-47-E,W-75-G,W-80-G,W-100-G,W-101-G,W-102-G,W12 104-G,W-106-G,3B3-1,3B3-2,3B3-3
1 M-96-C
1 M-103-C
M-48-B,T-53-B,T-96-E,plenary6,W-2-A,W-95-G,W-96-G,W-97-G,W11 109-G,W-110-G,W-111-G
M-15-A,M-16-A,M-20-A,M-33-A,M-36-M,M-39-A,M-45-B,M-77B,M-87-C,M-88-C,T-4-A,T-6-A,T-13-A,T-34-A,T-39-A,T-80-B,T81-B,T-119-F,3A2-1,3A2-2,3A2-3,W-25-A,W-27-A,W-30-A,W-3228 A,W-33-A,W-35-A,W-66-E
Plenary2,M-3-A,M-25-A,M-104-C,1B3-1,1B3-2,1B3-3,T-42-A,T-5112 B,W-14-A,W-19-A,W-93-G
3 2B3-1,2B3-2,2B3-3
8 1A2-1, 1A2-2, 1A2-3, M-22-A,M-23-A,T-77-B,W-10-A,W-70-E
M-11-A,2A1-1,2A1-2,2A1-3,T-18-A,T-62-B,plenary5,W-9-A,W-1116 A,W-13-A,W-21-A,W-28-A,W-39-A,4A1-1,4A1-2,4A1-3
8 3A1-1,3A1-2,3A1-3,W-20-A,W-24-A,W-26-A,W-41-A,W-42-A
M-4-A,M-5-A,M-6-A,M-7-A,M-12-A,M-27-A,M-28-A,M-35-A,M-85C,M-111-D,PlenaryⅣ,T-8-A,T-9-A,T-17-A,T-20-A,T-21-A,T-26-A,T20 36-A,W-5-A,W-65-E
3 M-72-B,3A3-1,3A3-3
M-1-A,M-18-A,M-19-A,T-31-A,T-33-A,T-44-B,T-49-B,T-54-B,T-7615 B,T-104-E,W-40-A,W-50-E,4B1-3,4A2-2,4A2-3
7 M-100-C,T-19-A,T-105-E,T-127-F,W-37-A,W-49-E,W-67-E
M-54-B,M-58-B,M-61-M,M-62-B,M-79-B,T-3-A,T-7-A,T-11-A,T-1614 A,T-57-B,T-61-B,W-3-A,W-23-A,4B1-1
02 M-17-A,4A2-1
1 T-110-E
T-115-F,T-116-F,T-117-F,T-118-F,T-120-F,T-121-F,T-122-F,T-12314 F,T-124-F,T-125-F,T-126-F,T-128-F,T-129-F,W-58-E
M-9-A,M-26-A,M-29-A,M-30-A,M-31-A,M-32-A,M-37-A,M-109-D,T14-A,T-48-B,T-93-E,W-6-A,W-7-A,W-8-A,W-15-A,W-22-A,W-7318 E,4B1-2
M-41-A,M-83-C,M-108-C,T-43-B,T-52-B,T-84-E,T-85-E,T-87-E,T90-E,T-91-E,T-97-E,T-98-E,T-99-E,T-100-E,T-101-E,T-102-E,T108-E,T-109-E,T-130-F,W-45-E,W-52-E,W-53-E,W-55-E,W-56-E,W28 60-E,W-68-E,W-71-E,W-72-E

（発表番号：M-64-B, M-73-B, 1A3-1, 1A3-2, 1A3-3, T-58-B, T-63-B, T-65-B, T-88-E, 2A3-1, 2A3-2,2A3-3, W-46-E）
報告されたポンプは、蠕動型ポンプ（PZT や静電アクチュエータで駆動）、EK(electrokinetic)ポンプ、MHD（magnetohydrodynamic）ポンプ、thermo-pneumatic ポンプなど。細胞培養システムへの応用などに向けた、機構部品がなく、ソフトな輸送ができるポンプが今回の傾向ではないかと思われる。特に、蠕動ポンプと EK ポンプの発表が多かった。
新しいタイプとしては、心筋細胞を動作されるポンプもあった。
以下、蠕動ポンプを 1 件紹介する。
・

京都大学 発表番号：M-64-B
発 表 題 目 ： HIGH-EFFICIENT MICROPUMP WITH GEOMETRY OPTIMIZATION OF
MICROCHANNEL USING COMPUTATION FLUID DYNAMICS
traveling wave を用いた蠕動型ポンプ。
チャネル上の形成した PDMS 上に並列に配置された PZT bimorph beam を順次駆動することで、チャネル内に流れを作り出す（図 7-1-1, 7-1-2）。
チャネル方向に沿っての流速を CFD code , FLUENT を用いてシミュレーションし（図 7-1-3）、実験結果と比較し、良い一致を得た。

図 7-1-1

流体輸送の原理

図 7-1-3チャネル方向の流速分布

7-2 バルブ

図 7-1-2

ポンプの写真（発表番号：1B2-2, T-64-B, T-82-B, T-94-E, T-103-E, W-48-E, W-61-E）
従来のような silicon アクチュエータを必要としないバルブが複数提案されている。Hydrogel の膨潤をアクチュエーション原理とするもの、ultrasonic standing wave による機構部フリーのもの、ペルチェによる凍結・解凍を利用したものなどである。デッドボリュームの小さいバルブも提案されており、チャネル下からのピンの押し上げによるものや、チャネルを曲面にして面の接触性を良くした
pneumatic バルブなどが報告されている。
以下に、Hydrogel の膨潤を用いたものを 1 件報告する。
・

University of Wisconsin 発表番号：1B2-2
発表題目：ACTIVE ASSEMBLY METHODS FOR MICROFLUIDIC SYSTEMS
hydrogel は hydration により膨潤する。これを用いてアクチュエータをオンチップ形成し、バルブに応用した。
応用例は 2 種。ひとつは photopolymerization によるフィルタ作製時に、未反応成分をチャネルを通して流出させるための切り替えバルブ。もう一例は、抗原抗体反応における、抗体コートした支柱の移動動作。
図 7-2-1 の左図は、フィルタを photopolymerization 作製した直後に、未反応成分を流出させる時の hydrogel bar（チャネル内に挿入）の状態。チャネル内を洗浄液が流れるようになっている。右図
は、洗浄後、実際にフィルタを動作させる時の状態。hydrogel bar がチャネルを閉じ、試薬はフィルタを通過する。
図 7-2-2 は抗原抗体反応への応用例。まず、Readout post に treatment チャネルで抗体がコートされる（a 図）。次に膨潤した hydrogel piston が post を抗原サンプルが流れる readout チャネルに押し出す（b 図）。前処理と検査が異なるチャネルで行われるので、検査の S/N が向上する。図 7-2-3は実際の動作の様子。

図 7-2-1

図 7-2-2

フィルター周辺の構造

抗原抗体反応への応用デバイスの動作図

7-3 リアクター&ミキサー

図 7-2-3

実際の動作結果

（発表番号：M-50-B, M-52-B, M-53-B, M-55-B, M-63-B, M-113-D, T-40-A, T-41-A, T-46-B, T-59-B,T-60-B, T-68-B, T-69-B, T-71-B, T-72-B, T-89-E, T-92-E, T-107-E, W-51-E）
報告されたリアクター&ミキサーは、ガイド流を用いたもの、カーブなど形状効果を利用したもの、電磁効果や EK 効果でリアクター内のパーティクルを揺り動かすことによるもの、遠心力を用いるもの、液滴を用いるものなど。これらのものがほぼ均等な件数で発表された。
以下、液滴応用のミキサーを 1 件紹介する。
・University of Manchester Institute of science and technology 発表番号：M-55-B
発表題目：IN CHANNEL MIXING OF ON-DEMAND MICRODROPLETS GENERATED BY
D.C. VOLTAGES
2 方向あるいは 3 方向からチャネルに導入した液滴のミキシング。2 つの液滴導入部の間に電圧を印加することにより、それぞれの導入部から発生する液滴が正、負に荷電する。このために液滴同士が効率よく会合、ミキシングされる。
図 7-3-1 は 2 液ミキシングのデバイス構造（左図）と、３液ミキシングのデバイス構造（右図）、

図 7-3-2、7-3-3 はそれぞれ、2 液ミキシング、3 液ミキシングができていることを示す実験結果。

図 7-3-1

図 7-3-2

2 液ミキシングのデバイス構造（左図）と 3 液ミキシングのデバイス構造（右図）

2 液ミキシングの実験結果

図 7-3-3

3 液ミキシングの実験結果

最後に会場の写真を示す。Oral session 用の 2 会場のうち、ひとつは 1000 名程度入れる大会場。全体会議もここで行われた。もうひと会場は、400~500 名程度は入れる会議室。いずれも窮屈感はなかった。
ポスター会場は休憩・昼食用の大きなスペース横に設置されていた。こちらも大きなスペースが確保されていた。展示は、この休憩・昼食用スペースに壁に沿って設けられていた。ファンドリー企業、分析機器企業、シミュレーター企業などが展示していた。

左より、大会場、会議室、休憩・昼食スペース（奥の明るい場所にポスターが掲示されている）