液滴生成とは / Droplet generation
微小液滴生成(マイクロドロップレット生成)は,水と油のように混ざり合わない液体を用いて,一方の液滴を他方の液中に分散させる技術です。マイクロ流体学が革新的な解決策を生み出した分野の一つであり,均一なサイズの液滴を大量に生成することで,多くの新規応用分野をもたらしています。
例えば,生物学的サンプルを区画化することで,液滴ベースPCR,いわゆるデジタルPCRが可能になりました。その他の応用には,サイズが揃った単分散なエマルションの生成,ナノ粒子の合成,シングルセルの液滴封入等があります。
液滴の体積は非常に小さいため,細胞代謝物質などの濃度は速やかに増加し,容易に分析できます。液滴の内容物はマイクロ流路の壁と接触しないため,液滴間の汚染やキャリーオーバーのリスクがありません。
[動画] W/O液滴生成 |
2つの混合した水相をオイルの連続相に分散させた液滴生成(W/W/O) |
マイクロ流体チップによる液滴生成
液滴の生成にはノズルと呼ばれる高精度のマイクロ流路の構造が必要です。ノズルでは,分散相と連続相の2つの非混和性相が交わり液滴が生成されます。ノズル幅及び分散相と連続相の流量の比率によって生成される液滴のサイズが決まり,各相の流量によってスループットが決まります。
microfluidic ChipShop製 液滴生成チップ 実例と特徴
microfluidic ChipShopの液滴生成チップには,デザインや機能が異なる多数の種類があり,主に以下の観点から最適なものをお選びいただけます。
流路形状のバリエーション
microfluidic ChipShopの液滴生成チップの外形は,すべて顕微鏡用スライドガラス型(75.5 mm x 25.5 mm)です。液滴のサイズを決定する要因に,流量,流路幅,ノズル(液滴を生成する交差流路部分)幅がありますが,ノズル幅は最小10 µmから最大140 µmまでお選びいただけます。ノズルの形状は,T字,シングルクロス,ダブルクロスがあります。
T字型,W/O |
クロスフロー型(シングルクロス),W/O |
クロスフロー型(ダブルクロス),W/W/O |
流路の形状や幅の違いによる評価が可能なデザイン |
生成される液滴のバリエーション
microfluidic ChipShopの液滴生成チップのノズル形状として,クロスフロー型が多く用いられています。W/O,W/O/W等の目的に応じて,シングルクロスタイプ,ダブルクロスタイプや,流路の親水化処理の有無をお選びいただけます。
W/O (Water in oil) |
W/W/O (Water + water in oil) |
W/O/W (Water in oil in water) |
O/W...Coming soon |
観察チャンバ
生成した液滴を観察する手法として,観察チャンバチップ[1273]のような浅いチャンバに液滴を移送して観察する方法と,液適生成チップ[1114]のように液滴生成チップに付属するチャンバで観察する方法があります。
観察チャンバチップ[1273] |
液滴生成チップ[1114] W/O,O/W |
液滴生成チップとチャンバチップは,コネクタとチュービングを用いて簡単に接続することができます。詳しくはお問い合わせください。
液滴生成セットアップ
マイクロ流体チップを使用した液滴生成では,送液時の圧力・流量制御が重要です。液滴生成に最適な,Fluigentの送液システムを使用した送液キットや,便利なチップのキット,液滴生成用オイルを使用した包括的なセットアップを提案しています。
セットアップ模式図
microfluidic ChipShopの液滴生成チップ(droplet generator)と,Fluigentの圧力制御式送液システムFlow EZ,流量センサFlow Unitのセットアップ
液滴生成用送液システムキット (P/C: O-SE-DCS-PCK-J)
Fluigentの送液システムキットです。microfluidic ChipShopのチップを使用したシングルエマルションの液滴生成に最適です。
主な製品名 | 説明 | 個数 |
---|---|---|
Flow EZ (1 bar) | 圧力制御式送液システム | 2 |
Flow Unit (M) | 流量センサ | 2 |
P-Cap 2 mL | リザーバ密閉キャップ | 2 |
LINK Module | Flow EZとPCの接続ハブ | 1 |
その他 | ・関連キット類 ・チュービングとカッター |
- |
液滴生成チップのキットとオイル
液滴生成用チップキット (P/C: 10001653) |
dSurf フッ素系サーファクタント2%入オイル |
液滴生成用チップキット (P/C: 10001653)
microfluidic ChipShopの液滴生成チップとコネクタ,チューブ等のキットです。
様々な流路形状を搭載したチップから,御希望のアプリケーションに適したチップデザインを比較検討することができます。本キットにはサーファクタント(フッ素系オイルに混合,濃度2%)も含まれます。
主な製品名 | 個数 |
---|---|
液滴生成チップ FL0440とFL0285,PC | 各2 |
dSurf from Fuigent: 4mL × 3本 (3M Novec 7500 Engineered Fluid with 2% surfactant) | 1 |
チップ保管ボックス,操作フレーム(短ワーキングディスタンスタイプ) | 各1 |
Mini Luerコネクタ10個入り [331],TPE | 4 |
Mini Luerプラグ10個入り [334],TPE | 1 |
シリコーンチューブ,PTFEチューブ | - |
液滴生成用オイルとサーファクタント
dOilは細胞操作等の生化学アプリケーションに適した,液滴生成用のフッ素オイルです。粘度が低いためマイクロ流体環境で取り扱いしやすく,またミネラルオイル等と比較して長期的な生体適合性に優れています。サーファクタントは,生成する液滴の安定性を高める役割を果たします。
プロダクトコード | 製品名 |
---|---|
DR-RE-SU-12 | dSurf 液滴生成用サーファクタント(2%) 3M Novec 7500オイルにサーファクタント2%を溶解,4mL × 3本 |
ODSURF5G | Honey dSurf 液滴生成用サーファクタント(100%) 濃度100%,5 g,希釈にはdOilを推奨 |
DR-RE-SU-A1 | dOil 液滴生成用フッ素オイル 3M Novec 7500 Engineered Fluid,120 mL x 1本 |
液滴観察向け顕微鏡
顕微鏡 (P/C: O-HSM-01-J) |
顕微鏡ソフトウェア |
液滴生成のアプリケーション例
・液滴ベースのフローサイトメトリーと単一細胞タンパク質の絶対定量
・渦鞭毛藻の単一細胞内の種間および種内アルカリホスファターゼ活性の変動研究
・寄生性原虫の液滴内封じ込めによる分裂率の変動解明
・糸状菌に対する抗真菌分析
・マルチプレックスデジタルマイクロRNA検出
・液滴ベースのマイクロ流体における酵素活性のための細菌発現システム
・デジタルバイオアッセイ(digital droplet PCR) 等
液滴生成アプリケーションノート
microfluidic ChipShop製品 リンクと資料
Lab-on-a-Chipカタログ
microfluidic ChipShop 関連ページ,アプリケーションノート,発表事例 (publication list)