音響液滴噴射(ADE)は、超音波パルスを用いて、物理的な接触なしに少量の液体(通常はナノリットルまたはピコリットル)を移動させる技術です。この技術は、音響エネルギーを液体サンプルに集中させることで、ピコリットルという極めて小さな液滴を噴射します。ADE技術は非常に穏やかなプロセスであり、タンパク質、高分子量DNA、生細胞を損傷や生存率の低下なく移送することができます。この特性により、プロテオミクスや細胞ベースのアッセイなど、幅広い用途に適した技術となっています。
音響による液滴噴射は、1927 年にRobert W. WoodとAlfred Loomis [ 1 ]によって初めて報告されました。彼らは、高出力の音響発生器を油浴に浸すと、油の表面に盛り上がりができ、「ミニチュア火山」のように液滴が連続的に噴出することに注目しました。スピーカーの上に置かれた水の入ったグラスに現れる波紋は、音響エネルギーが流体の運動エネルギーに変換できることを示しています。音を十分に大きくすると、液滴が液体から飛び出します。この技術は、1970 年代と 1980 年代にXeroxやIBM [ 2 ]などの組織によって改良され、ページにインクを印刷するためにオンデマンドで単一の液滴を提供できるようになりました。カリフォルニア州に拠点を置く2社、EDC Biosystems Inc.とLabcyte Inc.(いずれも現在はBeckman Coulter Life Sciencesに買収されている)は、音響エネルギーを2つの異なる機能に利用している。1)液体移送装置として、2)液体監査装置として。
液滴を噴射するには、トランスデューサが音響エネルギーを生成し、ソースウェルに伝達します。音響エネルギーが液体の表面付近に集中すると、液体の盛り上がりが形成され、液滴が噴射されます。液滴の直径は音響エネルギーの周波数に反比例し、周波数が高いほど液滴は小さくなります。[ 3 ] [ 4 ] 他の液体移送装置とは異なり、ピペットチップ、ピンツール、ノズルはソース液体や移送先の表面に触れません。使い捨てチップや毛細管ノズルなど、オリフィスを通して液滴を形成する液体移送方法は、移送量が減少するにつれて精度が必ず低下します。非接触音響移送は、他の技術よりも変動係数(CV)が著しく低く、テストしたレベルでは容量に依存しません。
ADEは、液滴を供給源から上方に、供給源プレートの上に配置された逆さまの受容プレートに向けて噴射します。供給源から噴射された液体は、表面張力によって乾燥したプレートに捕捉されます。より大きな体積の場合、複数の液滴(通常100~500液滴/秒)を供給源から目的地に迅速に噴射することができ、変動係数は通常、2桁の体積範囲で4%未満です。[ 5 ]
音響液滴噴射の特長を活用できる用途としては、以下のようなものが挙げられます。