乳がんの発見からHIVスクリーニングまで、重篤な疾患からの生存は早期発見にかかっています。定期的な検査が受けられない場合、命が失われることがあります。しかし、早期発見には高価な検査機器や、世界の多くの地域では容易に普及していない専門的な研修が必要となる場合が多くあります。世界保健機関（WHO）によると、女性に最も多く見られるがんである乳がんの生存率は、高所得国では低所得国の約2倍です。
「基本的には、早期診断ツールへのアクセスが必要であることを強調した」とスタンフォード技術センターの工学アソシエイト、ラヒム・エスファンディヤルプール氏は語った。
そこでエスファンディヤルプール氏とスタンフォード大学医学部の研究者チームは、この問題を解決しようと試みました。彼らは、安価に製造でき、一般的なインクジェットプリンターで印刷できる診断用「ラボオンチップ」を開発しました。
ラボオンチップとは、DNA分析など複数の実験機能を、数ミリメートルから数センチメートルの大きさの単一のチップに統合したデバイスです。マイクロチップと同様に集積回路ですが、エスファンディヤルプール氏のラボは体液の評価と分析を目的としており、数学的な計算を行うものではありません。
ラボオンチップのコンセプトは新しいものではありません。研究者たちは20年以上もの間、複雑な実験プロセスの短縮に取り組んできました。
「しかし、発展途上国向けの診断プラットフォームの設計には異なる考慮が必要だ」とエスファンディヤルプール氏は言う。
まず、地方の診療所では高度な医療訓練を受けたスタッフが不足している可能性があるため、経験が浅くても簡単に使用できることが必要です。また、複数の疾患を検査できる柔軟性も必要です。そして最後に、一部の発展途上国では資金が乏しく、公衆衛生インフラも未整備であることを考慮して、安価であることも重要です。
これを実現するために、エスファンディヤルプール氏と彼のチームは2つの部分からなるシステムを開発しました。1つ目は透明なシリコン製マイクロ流体チャンバーです。このチャンバーは透明なシート状で、少量の検査サンプル（血液やその他の細胞）を入れます。他のラボオンチップ装置では、シリコンチップにデザインが刻まれています。エスファンディヤルプール氏のバージョンでは、チップは空白のままです。そこでシステムの2つ目の部分が役立ちます。医療従事者はナノ粒子インクを用いて、わずか1セント程度の費用で購入できる柔軟なプラスチック片に回路設計を刻印します。ナノ粒子インクというと高級そうに聞こえるかもしれませんが、子供向けの回路図作成キットによく使われているものです。
シリコンチャンバーをプラスチックストリップの上に配置し、プリント回路に電界をかけると、マイクロ流体チャンバー内の細胞は「分極率」（正電荷と負電荷に分離する能力）に応じてさまざまな方向に引っ張られます。
細胞の正確な挙動は、チャンバー内に配置された細胞の種類（例えば、がん細胞は健康な細胞とは異なる挙動を示す）と、電子ストリップに印刷されるデザインによって決まります。例えば、あるストリップのデザインでは乳がんを検査し、別のストリップではエイズを検出できます。技術者は必ずしも自分でデザインを作成する必要はありません。このアイデアが実現すれば、既存のテンプレートを使って、以前に作成したデザインを印刷するだけで済みます。また、このシステムは非接触であるため、各電子ストリップは再利用できます。このチップは、貧困国での臨床応用に加え、予算が限られている研究者が実験を行うための時間も提供します。
「これにより、診断だけでなく、基礎研究や応用研究にも自由に使用できるようになります」とエスファンディヤルプール氏は語った。
