Lab on a chip/organ on a chipに用いられるチップ搭載型マイクロポンプとその活用例

2020年9月18日
高砂電気工業㈱ 執行役員CTO杉浦 博之

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目次
会社説明◼ 従来のチップと機能性チップ◼ マイクロ流体チップモジュール◼ ペリスタルティックポンプ◼ シリンジポンプ◼ 電気浸透流ポンプ◼ ピエゾポンプ◼ その他 マイクロ3D灌流システム◼ チップマート紹介◼

※本資料の内容について無断転載はご遠慮ください
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会社概要
本社所在地

名古屋市緑区鳴海町杜若66

創立1959年7月1日

資本金9,000万円

従業員数374名（連結 2020年7月1日付）

売上高

34.0億（単体、2019年9月）
40.6億（連結、 2019年9月）

国内営業拠点

東京オフィス、京都出張所

海外営業拠点アメリカ支店

海外現地法人高砂電気（蘇州）有限公司、高砂電気（蘇州）有限公司深圳支社

関連会社

住ゴム高砂インテグレート株式会社
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事業内容
高砂電気工業は、電磁弁やその他流体機器の専門メーカーとして、以下のような分野で、液体・気体の精密自動制御技術を提供して来ました。「分析装置用電磁弁」分野で経済産業省認定「グローバルニッチトップ企業」に選定されました。
• 生化学、免疫などの医用分析装置• 水質・大気・排気ガスなどの環境関連測定装置• クロマトグラフ等の理化学分析機器• 透析装置などの医療機器• 遺伝子の識別や細胞の培養・操作に関するバイオ分野装置• プリンター、半導体製造装置、等
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高砂電気工業の3つの強み

Customization(個別設計)

Miniaturization(小型化)

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Integration(統合化)
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流体チップの従来型と進化型
廃液

チャンバー

従来のチップ◼ 混合・分析のみ◼ ポンプはチップ外◼ 試薬等も外部からポンプ

ポンプ

試薬サンプル

機能性チップ◼ ポンプ等を搭載◼ Integrateすればワンチップで完結

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機能性チップの一例（マイクロ流体チップモジュール）
PDMSチップ内のΩ状流路を外部からローラーで圧送 →ポンプチップ◼ PDMS内流路を外部から圧迫 → バルブチップ◼ 他にチャンバーチップ、ディッシュチップ等◼ 同一形状の各種チップを自在に組み合わせ、様々な流路構成が可能。
◼

送液の様子

ポンプ機能を持たせたチップ例
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マイクロ流体チップモジュール 応用例

本例はOrgan on a chipに用いる細胞培養用流路。ポンプ、バルブ、ディッシ
ュの各種チップを組み合わせ。
裏面
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ペリスタルティックポンプ
応用例1：試薬封入型ディスポ―サブル流路システム①◼

試薬封入部、サンプル滴下部、ポンプ、チャンバー、廃液部をワンチップに統合し、分注から混合、廃液格納まで可能な
Lab on a chipシステム

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ペリスタルティックポンプ
応用例2：ディスポ―ザブルフローサイトメーター
送液前

3個のポンプとフローセ
ルをワンチップに統合◼ ポンプの脈動をフローサイトメーターに使用できるレベルまで低減◼

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シリンジポンプ
硬質樹脂チップにもシリンジポンプを組み込むことでオンチップ送液が可能に。
応用例：試薬封入型ディスポ―サブル流路システム②
試薬リザーバーを兼ねたシリンジポンプとサンプル封入部、検出部、廃液部をワンチップに統合した
Lab on a chipシステム
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電気浸透流ポンプ（EOP）
リザーバー

チップの縦穴に挿入するだけ特徴
静音、無脈動◼ 高吐出圧◼ 低消費電力◼

応用例◼ チップ内に組込可◼ ポータブルHPLC◼ 太陽電池駆動分析装置

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ピエゾポンプ（カートリッジタイプ）

特徴◼

◼

接液部（カートリッジ）を駆動部から分離しディスポーザブルに。滅菌可。
流量制御が容易

応用例◼ カートリッジをチップに一体化しLab on a chipシステムに◼ 2つのポンプでスラグ流を生成しマイクロリアクターに

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ピエゾポンプ
応用例：スラグ流型マイクロリアクター
ピエゾポンプ

ピエゾポンプ2個の逆位相同期駆動で交互に吐出スラグ流生成。
駆動周波数等でスラグサイズを調整可。
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マイクロ３D灌流培養システム（多連型Organ on a chipシステム）（トランスウェル）◼

◼

トランスウェル内の流れ

独自のチップ型マイクロトランスウェルを用い、組織や細胞塊を透過する方向に培地を流す。
血流に近い培養環
境を再現。

装置外観

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マイクロ３D灌流培養システム 培養実績
今後、チップ内での臓器組織やオルガノイドの培養に挑戦

トランスウェル内にて、アテロコラーゲンスポンジ上に血管内皮細胞（HUVEC）を播種し、灌流培養を行った結果、コラーゲンスポンジ上の細胞の一部分で組織化が見られた。
【データ提供:京都大学 工学研究科 マイクロエンジニアリング専攻 鳥澤研究室 殿】※GFP蛍光による観察Copyright
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Chip Mart ～試作チップを1個から～Chip Martは流路チップ試作専門店です。
1枚からマイクロ流路チップの試作を承ります。
流体制御デバイスシステムも併せてご提供いたします。

www.microfluidic-chipmart.jp
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ご清聴ありがとうございました。

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