2023.12.07
ポストアレイデバイスでの液滴の分裂挙動を明らかに
均一なエマルション液滴の生成で医薬品開発への応用も期待
東京工業大学 科学技術創成研究院 未来産業技術研究所の増井周造特別研究員、菅野佑介助教、西迫貴志准教授らの研究チームは、ポストアレイデバイスと呼ばれるマイクロ流体デバイス中での液滴分裂の物理的な特性を明らかにした。
マイクロ流体デバイスを用いた高スループットで精密に制御可能なエマルション液滴や粒子の生成は、バイオテクノロジーや化学の分野での応用が期待されている。特に、マイクロピラー／ポストによる液滴の連続分裂を用いたポストアレイデバイスは、目詰まりに強く、準単分散な液滴を大量に生成できることがすでに知られている。しかし、そうした液滴分裂の物理特性や、デバイスデザインの与える影響については、これまで詳細な研究がほとんど行われていなかった。
本研究では、シースフロー型ポストアレイデバイスを用いて、さまざまな流量条件やポスト形状で生成される液滴を解析した。その結果、液滴分裂において、液滴直径が一定の立体障害モードと、液滴直径が有効キャピラリー数のべき乗に従うせん断モードという2つの分裂モードが存在することを明らかにした。この研究成果により、マイクロ流体デバイスを使用した液滴生成のハイスループット化がさらに進むことで、産業や生物学、化学といった分野での応用が加速されることが期待される。
本研究成果は、英国王立化学会発行「Lab on a Chip」オンライン版で10月17日に先行公開され、12月7日付の掲載号のフロントカバーに採用された。
