生体微粒子／細胞の精密な操作を実現するために、非対称断面の螺旋流路構造を持つ慣性マイクロ流体チップが提案された。シミュレーションと実験を基に、異なるサイズの微粒子のマイクロ流路内における慣性集束挙動を研究した。“L”字形断面の螺旋流路を設計し、シミュレーションソフトCOMSOLを利用してマイクロ流路内の二次流場と微粒子の軌跡を解析した。UVレーザー切断とプラズマ洗浄結合技術によりチップ試料を作製し、高速度カメラおよび蛍光顕微鏡を用いて、6、10、15 μm粒子のマイクロ流路内における異なる流量時の運動軌跡を撮影した。最後に、粒子の運動画像を重ね合わせて解析し、微粒子の慣性焦点移動メカニズムを研究した。結果、 “L”字形断面内で異なる強度の2対の非対称二次流場が発生し、10 μmおよび15 μm粒子が微流路の外側で強い集束を実現し、6 μm粒子は粗い集束を実現したことを示した。本研究は非対称二次流を用いて微粒子の集束位置を調整できることを示し、微粒子および細胞の精密操作に新たな視点を提供する。

マイクロ流体;非対称二次流;慣性集束;微粒子操作;レーザー加工