ディジタルマイクロフロー制御チップ

デジタルマイクロフロー制御チップは不連続液滴の制御を指し、コア技術は電子回路を利用して液体表面張力を制御し、それによって液滴の発生、移動、分裂、統合などの操作を制御することにある。デジタルマイクロフロー制御技術の鍵は、液流の離散化である。この液滴ベースのマイクロフロー制御では、液滴は、特殊な媒体上の電気的湿潤現象（EWODと略称する）によって個々に制御される個別の反応容器として機能する。

デジタルマイクロフロー制御チップは不連続液滴の制御を指し、コア技術は電子回路を利用して液体表面張力を制御し、それによって液滴の発生、移動、分裂、統合などの操作を制御することにある。デジタルマイクロフロー制御技術の鍵は、液流の離散化である。この液滴ベースのマイクロフロー制御では、液滴は、特殊な媒体上の電気的湿潤現象（EWODと略称する）によって個々に制御される個別の反応容器として機能する。

誘電体湿潤（EWOD）原理を利用して、デジタルマイクロフロー制御は液滴の運搬、分離、混合などの操作を実現することができて、それによって被測定生物サンプルの前処理過程を完成することができる。通常、サンプルは液滴の形で2層サンドイッチ構造のチップの中に存在し、プログラム制御電圧を用いて固液界面の表面張力を変えて液滴を変形させ、それによって液滴を所定の経路と方法で移動、分離、混合するように駆動する。この技術は各種の水相試料試薬（例えば：分解液、溶離液、プロテアーゼ、ハイブリダイゼーション液など）を異なる機能区間で駆動することができる。異なる試薬システムに基づいて、磁気制御、温度制御などの制御モジュールを結合して、シングルチップ上で核酸の分解、抽出、洗浄、溶出、増幅、ハイブリダイゼーション、検出などの分析操作を実現することができる。

デジタルマイクロフロー制御技術の応用：

装置は通常、必要な分析物を分離し抽出するために、磁性粒子、光学ピンセット、液液抽出または流体動力効果を使用する。

例えば、液滴は装置上の電極アレイを通って磁性電極に到達することができ、その中の磁性粒子は機能化され、目標分析物と結合することができる。

次に、液滴が磁石上を移動し、磁場が除去され、磁性粒子が液滴中に懸濁される。その後、磁場は回復して粒子を固定し、同時に液滴を移動させる。上記の手順を繰り返し、洗浄と溶出バッファを伴って純粋な分析物を生成した。

この工程はすでに抗ヒト血清ヘモグロビン抗体を用いて試験を行い、デジタルマイクロフロー制御技術の免疫学上の潜在力を証明した。

この技術で使用されるサンプルは体積が小さいため、生物原理の抽出は通常困難である。しかし、この制御技術とマクロ流体システムの組み合わせは、この障害を回避することができる。

デジタルマイクロフロー制御技術は免疫測定装置の作成にも応用されており、異質免疫測定の場合、チップ上の分析物を自動的に送達、混合、培養、洗浄することにより、複雑な実験プログラムを簡略化し、拡張した。いくつかの例としては、ヒトインスリン、トロポニンI、TSH（甲状腺刺激ホルモン）、および17−βエストラジオールの検出が挙げられる。

さらに、質量分析法と併用して溶媒や試薬の使用を低減しながら、分析に要する時間を低減することもできる。