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【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所 新领域创成研究部
准教授　郭媛元 （Yuanyuan Guo）

【発表のポイント】

• 细胞や粒子の混合や分离に利用する目的の叁次元らせん流路からなる微小远心机を、热延伸法^（注1）を用いて容易に製造できる手法を确立しました。
• 数値流体力学解析に基づいたシミュレーションと叁次元流速分布计测実験において、ともにディーン涡^（注2）の形成を确认し、実用化できる可能性を示しました。
• 新たな流体の统合制御が可能となることで、革新的な生体分析方法への道が拓けると期待されます。

【概要】

マイクロ流体技术はマイクロリットルスケールの流体を操作し応用する手法で、生命科学や化学、材料工学など多岐に渡る分野で利用されています。その中でも惯性力を利用して细胞や粒子のサイズによって分离したり混合したりするらせん型のマイクロ流路は、低コストで运用が容易なため、研究や実用现场で広く応用されています。

従来のマイクロ流体デバイスの多くは平面基板上に半导体製造技术のリソグラフィ^（注3）によって作製されています。しかし流路形状を细かく制御できる反面、材料の选択制限や製造工程の复雑さ、平面构造に限定されるといった课题が存在します。

东北大学学际科学フロンティア研究所の郭媛元准教授と工学部学部生の加藤駿典氏（学際研ジュニアリサーチャー）、沖縄科学技術大学院大学（OIST）のエイミー?シェン教授とダニエル?カールソン博士（当時研究員）で構成された学際的な研究チームは、これらの課題を解決するために、光通信ファイバーの製造技術である熱延伸法を改良し、卓上型回転熱延伸法（mini-rTDP）を開発しました。そしてこの新たな手法を利用して、三次元らせん型微小流路を持つポリマーファイバーを開発することに成功しました。

本研究成果は、学術誌Microsystems and Nanoengineeringに2024年1月22日付で掲載されました。本研究は主に沖縄科学技術大学院大学（OIST）SHINKAプログラム、东北大学のSHINKAのマッチングファンドの支援を受けて実施されました。

【用语解説】

注1. 熱延伸法：
様々な材料を加热しながら引き伸ばして、非常に细かい构造を持つファイバーを作る技术。金属、复合材料、ポリマーなど、异なる种类の材料を组み合わせることができます。まず、必要な材料を使って最终製品の原型となる大きな中间製品のプリフォームを作ります。このプリフォームを加热しながら引き伸ばすことで、电気的、化学的、光学的な机能を持つ、长さ数百メートルの非常に细いファイバーを製造することが可能です。このプロセスは「金太郎飴」を作る方法に似ています。

注2. ディーン渦：
曲がった管内を流れる流体で生じる特有の涡で、流体が曲がった管を流れる际に受ける远心力によって形成されます。管の内侧と外侧で流体の速度が异なるため、管の断面に沿って対称的な涡が発生します。この现象はマイクロ流体や化学工学、生物医学の研究で重要な役割を果たし、流体の混合や物质の分离などに利用されます。

注3. リソグラフィ：
半导体製造の工程の一つで、非常に小さな电子回路のパターンをシリコンウェハー（半导体の基盘となる薄い円盘）上に作り出す技术。光や电子线を使って、特定のパターンをウェハーに転写します。このプロセスにより、コンピュータチップなどに使われる微细な回路が形成されます。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学学际科学フロンティア研究所
新领域创成研究部
准教授　郭 媛元 （Yuanyuan Guo）
電話: 022-795-5768
Email: yyuanguo*fris.tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学学际科学フロンティア研究所
企画部
特任准教授　藤原 英明 （ふじわら ひであき）
電話: 022-795-5259
Email: hideaki*fris.tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）