Lab-on-a-Discとは？わかりやすく解説

Lab-on-a-Disc(LoaD：ラボ・オン・ア・ディスク)は、コンパクトディスク(CD)やDVD状の基板上に微細な流路や反応室を配置した分析装置。

概要

CDやDVD状の基板上に微細な流路や反応室を形成して遠心力、コリオリの力、オイラー力によって液体の移動や化学操作を制御するマイクロ流体デバイス技術である。

従来の実験室で行われていた試料の分離、混合、試薬の定量、DNA増幅、検出等の一連の工程を、ディスクを回転させるだけで全自動かつシームレスに処理することを企図する。

外部の複雑なポンプや配線が不要なため、小型・低コストで検査できるポイント・オブ・ケア(POC)診断に適する。

このシステムは、ディスクの回転運動によって生じる3つの慣性擬似力(慣性力)を絶妙に制御することで機能する。血球分離、液体の混合、バルブ操作、段階希釈といった一連の操作は、ディスクの回転速度や加速度を調整するだけで制御可能。

さらに、流路の途中に親水性・疎水性バルブや毛細管バルブ、熱で溶けるフェロワックス・バルブなどを配置し、回転数の制御だけで、液体の停止、定量、次の部屋へ送る等のシーケンスを自在に操る。

複雑で多段階にわたるプロセスを小型ディスク上に集約することで、未熟練者でもボタンを押すだけで分析ができるようになる。
開発途上国や僻地など、医療資源の乏しい地域においても遠隔医療と組み合わせることで先進国と同水準の医療サービスが受けられるようになる。
コストパフォーマンスが優れ、製造コストや検査コストを低減できるうえ、迅速かつ自動化された結果が得られるため、分散型環境やリソースが限られた環境での利用に適する。

環境・食品検査: 飲料中の抗酸化物質やポリフェノールの分析、海水中の栄養塩分析、食品に混入した食中毒菌の検出などにも広く応用可能。
ペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物 (PFAS)の検査: 採取した水をその場で測定・モニタリングする。
生体医科学診断: 被験者の健康状態を汗からその場で測定・モニタリングする。
感染症・医療診断 (POC診断): わずか1滴の全血、唾液、尿から、マラリア、エボラ、サルモネラなどの病原体 DNAをその場で抽出・増幅(LAMP法など)、免疫測定(ELISA法など)して即日診断する。
リキッドバイオプシー: バイオマーカーである血液中の循環腫瘍細胞(CTC)や細胞外小胞(EV)を自動で分離・濃縮し、低侵襲な早期がん診断や経過観察に活用。

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