従来の血栓弾性計測（Thromboelastography、TEG）はサンプル消費量が多く、操作が複雑で、コストが高くスループットが低い問題を解決するために、光学検出原理に基づき、空気圧制御型逐次マイクロバルブと液滴生成器を統合した高スループットマイクロ流体チップを設計・製作し、低コスト、携帯型、自動化された血液の粘弾性検査を実現した。まず、TEG検査プロセスに基づき、試料投入ユニット、反応ユニット、液滴生成ユニット、廃液ユニットを統合した三層チップを設計し、上から順に気体制御層、弾性膜層、流路層で構成した。次に、有限要素解析ソフトウェアの流体構造連成モジュールを用いて空気圧マイクロバルブの圧力を最適化し、流路の精密制御を実現した。さらに、精密フライス加工、レーザー加工、PSA感圧接着技術により三層チップの加工と封止を順次完了し、液滴生成器の下面には二酸化ケイ素のスプレー処理による疎水化処理を施した。最後に、チップ内の流体流動、マイクロバルブの逐次制御、懸垂液滴の生成について試験した。結果は、試料投入ユニットに340 μLの試料をロードし、空圧制御システムで17個のマイクロバルブを逐次制御したところ、本チップが4チャネルの流体並列制御を同時に実現できたことを示した。正圧と負圧の協調出力により、反応流体制御と廃液回収が実現され、接触角78.50°の親水性貫通孔内壁と153.99°の疎水性液滴発生器下面を構築することで、4チャネルで20 μLの懸垂液滴を同時に生成でき、液滴の落下や異常な拡がりはなかった。本研究は国産化携帯型高スループットTEG検出器の開発に向けた技術基盤を提供する。

マイクロ流体チップ;高スループット;懸垂液滴;空圧マイクロバルブ