«Мы начали это исследование исключительно из любопытства, но оно превратилось в метод, который имеет значительные преимущества по сравнению с существующими методами подсчета и измерения размеров микроскопических объектов», — говорит д-р. Гленн Уокер, старший автор статьи о работе и доцент совместной программы биомедицинской инженерии в NC State и UNC-Chapel Hill.
Счетчики частиц используются в самых разных отраслях промышленности.
Например, врачи используют их для подсчета и идентификации клеток крови и раковых клеток, в то время как производители чернил используют их для обеспечения постоянного качества тонера. Новая термическая техника может также привести к новым применениям.
Исследователи создали устройство, в котором чрезвычайно узкая пластиковая трубка покоится на кремниевой подложке. Провод подключается к единственной точке под трубкой. По проводу пропускается очень слабый ток, который генерирует тепло, излучаемое в трубку, и измеряет температуру трубки и ее содержимого.
Когда раствор, содержащий микроскопические частицы, вводится в трубку, он проходит мимо проволоки и нагретой области. Когда частицы проходят через эту тепловую зону, они изменяют электрическое сопротивление проволоки. Это связано с тем, что теплопроводность частицы будет либо увеличивать, либо уменьшать температуру в этой части трубки, в результате чего электрическое сопротивление повышается или понижается.
Поскольку исследователям известен расход раствора через трубку, они могут измерить время, в течение которого электрическое сопротивление изменилось, и рассчитать размер объектов, взвешенных в растворе.
«До сих пор мы эффективно тестировали этот метод с объектами в диапазоне от 200 до 90 микрон — в большем конце спектра, обычно измеряемом коммерческими счетчиками частиц», — говорит Уолкер. «Но теоретически мы сможем перейти к диапазону 10 микрон и измерить отдельные клетки.
Мы работаем над этим сейчас."
Исследователи также изучают способы использования этого метода для обнаружения нежелательных металлических частиц, возникающих в результате машинного износа в механических устройствах.
«У нашей техники есть три преимущества, — говорит Уокер. "Это просто, недорого и отслеживает любые частицы. Проточная цитометрия, использующая свет, является дорогостоящей и сложной, в то время как счетчики Коултера, использующие электричество, работают только с объектами, которые не проводят электричество, но находятся в растворе, который является проводящим."