未来医疗保健的一个重要概念是开发称为“芯片实验室”的设备。这些“芯片”与计算机中的电子芯片无关，是一种小型设备，其中注入生物液体(例如血液或尿液)以填充专门设计的微观通道。这些通道将包含生物传感器，其可以检测例如流体内疾病的特定标记并提供快速诊断。可以在几厘米见方的设备上进行大量分析。然而，一个新出现的问题是注入芯片内部的流体样品的尺寸，其体积小到十亿分之一升。由于缺乏可用的技术，

来自OIST的Micro / Bio / Nanofluidics Unit的Amy Shen教授及其团队成员致力于利用微流体作为工具来揭示在微观尺度上统治复杂流体行为的规律和原则。然后在第二阶段，他们利用这些发现在医疗保健和生物技术领域提供直接应用。他们最近的研究结果可以在美国物理学会的流变学杂志上找到。

在微观尺度上表征聚合物溶液的行为

聚合物是由许多重复的类似单元构建的大分子。它们在日常生活中无处不在，构成了我们使用的大部分合成材料，从面料到橡胶和聚苯乙烯。液体聚合物溶液可以在许多商品中找到，从家用清洁产品到油漆。但是，在微观尺度上，聚合物解决方案可以大大改善诊断工具。

“当您将聚合物添加到水中的颗粒悬浮液中时，会在微流体通道中引发新现象，”Del Giudice博士解释说。“这些聚合物开始起到弹簧的作用，可以将悬浮液中的颗粒或细胞踢出，将它们推向通道的中间并促进其对齐。” 能够在微观通道内排列颗粒或细胞代表了在医疗诊断中使用生物传感器的巨大改进。聚合物溶液甚至可以在单个微流体芯片内通过复杂生物流体(例如由细胞和多种尺寸的聚集体组成的血液)中的大小不同组分进行分离和分类。

但这种现象高度依赖于聚合物本身的性质。稀释溶液中的聚合物在流动变形后需要花费时间恢复其原始形状。这种称为弛豫时间的延迟是测量以描述聚合物行为的关键参数。今天，当前测量弛豫时间的技术受到可用商业仪器的灵敏度的限制，这些仪器仅能够测量相对长的弛豫时间，例如大量浓缩聚合物溶液的弛豫时间。

在他们的工作中，Francesco Del Giudice博士和Simon Haward博士设计了微流体装置，以观察微米宽通道内的聚合物变形和松弛。这些平台使研究人员能够使用低容量和低浓度随意拉伸或剪切聚合物，并记录对这些力的反应。通过这种方式，它们可以表征稀释的聚合物流体，甚至具有非常短的弛豫时间，因此可以更好地了解它们在微观尺度上的行为。

使用这些新的微流体工具将允许研究人员生成各种聚合物流体的目录，其弛豫时间是已知的。有了这样一个数据库，科学家就可以选择一种适合于在他们的芯片内部研究的生物流体内的分子排列和/或分离的聚合物。“通过这种方式，了解聚合物解决方案将允许您在由多个不同模块组成的芯片上创建高吞吐量平台，每个模块执行不同的分析”Del Giudice博士补充道。