关西大学系统理工学部关真佐子教授的研究团队开发出了一个实验系统，可以从正面观察微管的出口区域，通过高精度测量悬浮颗粒在微管截面上的位置，获得精确的颗粒分布。
图：悬浮在正方形微管内血浆流中的人体红细胞的管截面分布变化
（供图：关西大学关真佐子教授、Originally published in JPS Hot Topics 2, 033 (2022).）
当颗粒悬浮液流经直管时，人们往往期待颗粒会随着液体直线移动。而实际上，悬浮颗粒受来自悬浮液体的浮力的影响会横向移动，呈现在下游管截面特定位置通过的现象。研究团队将红血球作为悬浮颗粒进行了实验。在静止状态下，红血球呈圆盘状，直径为8μm，厚度约为2μm，具有较大的变形能力。研究人员让红血球稀薄悬浮液流经正方形微管，通过在下游管截面测量红血球的位置，获得红血球在各种流速下的截面分布情况。
悬浮在红血球血浆中的球形刚性颗粒的截面分布显示了血浆的弹性，这个弹性可能会影响红血球的运动轨迹。当流速较慢时，红血球向微管中心集中，同时研究团队还首次发现，当流速增加时，红血球集中于对角线上的四个角上。而与红血球尺寸大致相同的刚性颗粒在流经微管时浮力不起作用，颗粒会扩散到整个截面，而当流速增加，颗粒则会向每边的中心附近集中，这和红血球流经时的情况形成了鲜明对比。这种分布上的差异主要起因于悬浮颗粒是否具有可变形性，这一点通过用药物劣化变形性后得到的硬化红血球进行的实验得到了证实。
此外，当把血浆和牛顿流体作为介质时，球形刚性颗粒分布的差异显示了血浆的弹性作用，提示了这可能就是影响红血球运动轨迹的因素。
该研究成果发表在日本物理学会发行的英文版杂志《Journal of the Physical Society of Japan》8月号上。
关真佐子教授表示：“利用此次的研究成果，根据变形性的不同，可以检测和甄别红细胞等细胞。该成果可以应用于使用微流体芯片对各种疾病的诊断和患者病情的监测。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Journal of the Physical Society of Japan
论文：Inertial Focusing of Red Blood Cells in Square Tube Flows
DOI：doi.org/10.7566/JPSHT.2.033
