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科学技術の発展に伴い、近年、マイクロ流体工学も急速に発展しています。 マイクロフルイディクスとは、マイクロスケール(数十～数百ミクロン)の流路システムをpatient monitor統合した科学技術です。 このシステムの制御下では、微量の液体(通常10-9-10-18リットル)が特定の形で流れる。 マイクロ流体技術の開発は、数十年前にさかのぼります。 生化学分析における小型化・薄型化の要求は、マイクロフルイディクス開発の良い動機になりました。 それ以来、「ラボオンチップ」や「マイクロ統合分析システム」という概念が生まれました。

マイクロ流体の世界では、流体のサイズが小さくなるにつれて、比表面積が徐々に大きくなるため、マクロ流体とは異なる特性を持つことになります。 要約すると、マイクロ流体工学には、効率的な質量と熱の移動、慣性力に対する粘性の相対的な優位性、そして大きな表面効果という3つの主要な特徴があります。 また、高度に統合されたマイクロ流体システムは、複数の流体相の共存や様々な相互作用を容易にします。 これらの特性により、単一の流体や流体界面を小型のデバイスで制御・操作することが可能となり、物理学、化学、生物学、医学、工学など多くの分野でマイクロフルイディクスが求められている。

酵素分析、DNA分析(ポリメラーゼMicrofluidic Cartridge Manufacture連鎖反応やハイスループットシーケンサーなど)、その他プロテオミクス分析など、多くの管理が必要となるため、生化学教育の分野におけるマイクロフルイディクスの影響は非常に幅広いものとなります。 マイクロ流体バイオプロセシングチップの基本的な考え方は、アッセイ操作、サンプルの前処理、異なるサンプルの準備を、ハイスループットの特性を持つ全国規模のチップに統合することです。

このようなバイオチップは、臨床病理学、特にいくつかの病気の診断に直結するものとして、非常に重要な役割を果たすこともできます。 また、学生が空気や水のサンプルを経済的かつ連続的に採取し、リアルタイムに情報を検出できる装置など、マイクロ流体を利用した装置は、主に様々な生体物質中の化学毒物や病原性微生物の検出に利用することができます。 上述のアッセイに基づく教育ツールに加えて、マイクロ流体工学は、細胞が保護された環境の完全性を研究・制御するための強力なツールを生物学者に提供し、細胞の成長、老化、その他社会の様々な側面における新しい発見を促進する「助っ人」となっています。

バイオ分析では、マイクロフルイディクスによって、イオンや低分子、核酸やタンパク質などの生体分子を発光や熱で検出できるようになり、標準的な生体分子技術に多くの革命をもたらしました。 ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)、酵素結合免疫吸着法(ELISA)などの新しい技術プラットフォームを提供します。 また、マイクロ流体の一種であるマイクロドロップレットは、細胞レベルでの解析に成功しており、古典的な細胞操作の多くをマイクロドロップレットで行うことができます。

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