現在、自動化された研究は、郵便切手ほどの大きさのマイクロ流体チップを使用して行われています。これらの小さなデバイスは、水滴に捕捉された何百万もの微細粒子で構成されており、各水滴が単一の実験用の試験管の役割を果たします。水滴は小さなチャネルを通過し、そこでレーザーが通過する各水滴を調べ、毎秒何千もの実験結果を記録します。ただし、問題は、漏斗の狭い端に向かって流れる水滴が詰まったり衝突したりする可能性があることです。これにより、実験が台無しになる場合があります。「これは、複数車線の車がすべて料金所を通過しようとしているような交通問題です」と、スタンフォード工学部の機械工学准教授であるシンディ・タン氏は述べています。しかし、彼女の研究室は最近、マイクロ流体実験をはるかに効率的にする方法を実証しました。これは、漏斗の底近くに小さな交通円環を配置することで実証されました。これにより、水滴がシステム内をはるかに少ない衝突で高速で移動できるようになります。結果を詳述した米国科学アカデミー紀要に掲載された論文で、彼女と、スタンフォード大学工学部の元学生アリソン・ビックが率いるチームは、環状交差点システムでは液滴の破砕が1000倍も少ないことを発見した。研究者らは、環状交差点またはラウンドアバウトの正確な位置が決定的な変数であることを発見した。漏斗の出口から遠すぎるラウンドアバウトは破砕に影響しないが、出口に近いラウンドアバウトはより多くの衝突や故障を引き起こすことになる。「液滴の流れの破砕の減少を最小限に抑えるラウンドアバウトの配置には最適な点があります」とタン氏は言う。適切に配置されたラウンドアバウトを使用すると、実験効率が300パーセント増加する可能性がある。
この技術は、薬物をより速く検出する方法につながるだけでなく、他の多くの利点ももたらします。たとえば、3D プリンターは、プラスチックまたはその他の乳剤の液滴を高速で細いノズルに押し込み、徐々に層ごとに構造を構築していくという同様の方法で動作します。したがって、この技術は 3D 印刷の画期的なものになる可能性があります。この発見は、研究を超えて、生物細胞のグループからさまざまな人々まで、同様のサイズの多数の物体間の相互作用を含む他のシステムへの応用につながっています。この研究は、国立科学財団によっても支援されています。
