關西大學系統理工學部關真佐子教授的研究團隊開發出了一個實驗系統，可以從正面觀察微管的出口區域，透過高精度測量懸浮顆粒在微管截面上的位置，獲得精確的顆粒分佈。
圖：懸浮在正方形微管内血漿流中的人體紅血球的管截面分佈變化
（供圖：關西大學關真佐子教授、Originally published in JPS Hot Topics 2, 033 (2022).）
當顆粒懸浮液流經直管時，人們往往期待顆粒會隨着液體直線行程。而實際上，懸浮顆粒受來自懸浮液體的浮力的影響會橫向行程，呈現在下游管截面特定位置透過的現象。研究團隊將紅血球作爲懸浮顆粒進行了實驗。在靜止狀態下，紅血球呈圓盤狀，直徑爲8μm，厚度約爲2μm，具有較大的變形能力。研究人員讓紅血球稀薄懸浮液流經正方形微管，透過在下游管截面測量紅血球的位置，獲得紅血球在各種流速下的截面分佈情況。
懸浮在紅血球血漿中的球形剛性顆粒的截面分佈顯示了血漿的彈性，這個彈性可能會影響紅血球的運動軌跡。當流速較慢時，紅血球向微管中心集中，同時研究團隊還首次發現，當流速增加時，紅血球集中於對角線上的四個角上。而與紅血球尺寸大致相同的剛性顆粒在流經微管時浮力不起作用，顆粒會擴散到整個截面，而當流速增加，顆粒則會向每邊的中心附近集中，這和紅血球流經時的情況形成了鮮明對比。這種分佈上的差異主要起因於懸浮顆粒是否具有可變形性，這一點透過用藥物劣化變形性後得到的硬化紅血球進行的實驗得到了證實。
此外，當把血漿和牛頓流體作爲介質時，球形剛性顆粒分佈的差異顯示了血漿的彈性作用，提示了這可能就是影響紅血球運動軌跡的因素。
該研究成果發表在日本物理可用能學會發行的英文版雜誌《Journal of the Physical Society of Japan》8月號上。
關真佐子教授表示：「利用此次的研究成果，根據變形性的不同，可以檢測和甄別紅血球等細胞。該成果可以應用於使用微流體晶片對各種疾病的診斷和患者病情的監測。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Journal of the Physical Society of Japan
論文：Inertial Focusing of Red Blood Cells in Square Tube Flows
DOI：doi.org/10.7566/JPSHT.2.033
