Onderzoekers hebben een nieuwe op warmte gebaseerde techniek ontwikkeld voor het tellen en meten van de grootte van microscopisch kleine deeltjes. De techniek is minder duur dan op licht gebaseerde technieken en kan op een breder scala aan materialen worden gebruikt dan op elektriciteit gebaseerde technieken. Het onderzoek is uitgevoerd door een faculteit van de North Carolina State University, de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill en Marquette University.

"We zijn dit onderzoek gestart puur uit nieuwsgierigheid, maar het is ontwikkeld tot een techniek die aanzienlijke voordelen heeft ten opzichte van bestaande methoden voor het tellen en meten van de grootte van microscopische objecten, " zegt dr. Glenn Walker, senior auteur van een paper over het werk en een universitair hoofddocent in het gezamenlijke biomedische engineeringprogramma bij NC State en UNC-Chapel Hill.

Deeltjestellers worden gebruikt in een breed scala van industrieën. Bijvoorbeeld, artsen gebruiken ze om bloed- en kankercellen te tellen en te identificeren, terwijl inktfabrikanten ze gebruiken om een ​​consistente tonerkwaliteit te garanderen. De nieuwe thermische techniek kan ook leiden tot nieuwe toepassingen.

De onderzoekers bouwden een apparaat waarin een extreem smal plastic buisje op een siliciumsubstraat rust. Een draad is verbonden met een enkel punt onder de buis. Er loopt een extreem kleine stroom door de draad, zowel het genereren van warmte die in de buis straalt als het meten van de temperatuur van de buis en de inhoud ervan.

Wanneer een oplossing met microscopisch kleine deeltjes in de buis wordt geïnjecteerd, stroomt deze langs de draad en het verwarmde gebied. Wanneer de deeltjes door deze thermische zone gaan, veranderen ze de elektrische weerstand van de draad. Dit komt omdat de thermische geleidbaarheid van een deeltje de temperatuur in dat deel van de buis zal verhogen of verlagen, waardoor de elektrische weerstand omhoog of omlaag gaat.

Omdat de onderzoekers de stroomsnelheid van de oplossing door de buis kennen, ze kunnen meten hoe lang de elektrische weerstand is veranderd en de grootte berekenen van de objecten die in de oplossing zijn opgehangen.

"Tot dusver, we hebben deze methode effectief getest met objecten in het bereik van 200 micron tot 90 micron - aan het grotere uiteinde van het spectrum dat gewoonlijk wordt gemeten door commerciële deeltjestellers, " zegt Walker. "Maar in theorie zullen we in staat zijn om tot het bereik van 10 micron te komen en individuele cellen te meten. Daar zijn we nu mee bezig."

De onderzoekers onderzoeken ook manieren om de techniek te gebruiken om ongewenste metaaldeeltjes te detecteren die het gevolg zijn van machineslijtage in mechanische apparaten.

"Er zijn drie voordelen aan onze techniek, " zegt Walker. "Het is simpel, het is goedkoop, en het kan elk soort deeltje volgen. Flowcytometrie – waarbij gebruik wordt gemaakt van licht – is zowel duur als complex, terwijl Coulter-tellers - die elektriciteit gebruiken - alleen werken op objecten die geen elektriciteit geleiden, maar zijn opgehangen in een oplossing die geleidend is."