2021年06月30日
マイクロ流体の研究・開発：慣性マイクロ流体集束。
近年、慣性マイクロ流体工学は、ハイスループットで効率的な生化学反応やスクリーニングなど、マイクロ流体工学が示すアプリケーションの大きな可能性により、マイクロ流体工学の代表的なものの一つとなっています。
慣性効果は、粒子をハイスループットで操作できる新しいマイクロ流体制御法です。 マイクロ流体タンク内では、慣性揚力によって粒子が横に移動します。粒子の慣性移動を調整することで、異なるサイズの粒子の集束、濃縮、分離などの機能を実現することができます。 物理的な原理は比較的簡単です。 螺旋状のマイクロチャネルに粒子を浮遊させると、粒子は短時間でチャネル内を移動します。 単一の平衡状態は、2つの相反する力、すなわちディーンの回転力と壁の持ち上げ力がバランスした結果である。 懸濁液に十分な距離をおいて異なるサイズの粒子が含まれている場合、スパイラルマイクロチャネル上で同じサイズの粒子のいくつかの流れに分かれます。 個々の粒子の流れは、適切に設計されたアウトレットシステムによって集めることができます。
慣性収束マイクロ流体機器の最も顕著なアプリケーションは、1つまたは複数のスパイラルチャネルが中核となる、細胞分離や細胞の隔離です。 ハイスループットな分析は他の追随を許さず、少量のサンプルで済むことが最大のメリットです。 二重らせんチャンネルとジグザグチャンネルで構成されたカスケード型マイクロ流体デバイスを用いて、血液細胞から腫瘍細胞を連続的に、迅速に、ハイスループットで分離するマイクロフルイディクス社の新製品が登場しました。
特定の実験を行う際には、粒子を完全に分離するのではなく、濃縮することだけが必要な場合が多い。 例えば、白血病の患者を診断する場合、血液中の白血病前駆細胞の数が少ないために、血液生検を行うことができません。 4層のスパイラルカスケードを使って、より多くの胚芽細胞のサンプルが得られ、赤血球と健康な白血球は、廃液のプールに導かれる。
Bonding and lamination of microfluidic chips
通常、白血病患者の血液生検には骨髄生検が必要ですが、採血は侵襲的な行為です。 そのため、前立腺がん患者の尿検査は、快適性の面でより安定しています。 そのため、研究者たちは、尿から前立腺がん細胞を分離することができる一重螺旋のマイクロ流体ウェハを開発しました。
実は、慣性マイクロ流体集束の用途は他にもあります。 例えば、トライアングルのブラウンフィンガーアルゲ(侵食性珪藻類)から脂質を多く含む微細藻類を分離・精製するために使用されています。 同じ装置を使って、ビールの腐敗菌(Lactobacillus sp.およびMycobacterium sp.)から酵母を分離しました。
上記の例からわかるように、慣性マイクロ流体フォーカサーは、高スループット、低コスト、時間短縮のための大きな可能性を秘めています。 しかし、流体力学はこれまで述べてきたような単純なものではありません。 他にも、流体の密度、粒子の弾性、遠心力、粒子の密度など、いくつかのパラメータがあり、システムの複雑さを増しています。
マイクロ流体チップの研究が進み、生物医学研究や臨床診断の分野での拡大に伴い、多くの体外診断用医薬品メーカーは、マイクロ流体制御技術と即時診断を組み合わせて新しいチップを導入しようとしており、マイクロ流体分析のサンプルサイズの小ささと検出速度の速さを利用して、絶対的な競争優位のポジションを獲得している。 マイクロ流体工学における20年の経験を持つITLチームは、マイクロ流体技術の革新に焦点を当て、POCTの改善に関する研究を行っている英国のリーディングカンパニーです。ITLは、専門分野での探求、高度なマイクロ流体制御技術の使用、自社および外部のリソースの統合により、より多くの医療用商用製品を生み出しており、将来的にはPOCT製品の開発にマイクロ流体制御技術をより多く使用したいと考えています。 をPOCT製品の開発に適用することで、画期的な革新的製品を生み出すことができます。
マイクロフルイディックチップの流れの状況、基本的なコンセプト、研究成果など。
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