流体动力聚焦装置制造方法及图纸

一种流体动力聚焦装置，优选地实现为微流体装置，包括：第一流动通道(4)；较小的第二流动通道(8)；包封区(12)，其同轴连接在所述第一流动通道(4)与所述第二流动通道(8)之间；以及烟道(14)，其包括主体(16)和样品流体入口(18)，所述烟道从定界所述包封区(12)的优选倾斜壁(20)延伸且到所述包封区(12)中。所述主体(16)和所述样品流体入口(18)各自形成有细长，优选地泪珠形轮廓，所述轮廓具有面向所述第一流动通道(4)的前边缘(28)和朝向后边缘(32)相对渐缩的相对长边缘(30a、30b)。30b)。30b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体动力聚焦装置
[0001]本专利技术涉及一种流体动力聚焦装置。
[0002]分析、分类或以其它方式处置流动样品流体中的单一粒子的需要通常需要将样品流体聚焦成精确均匀流。此类聚焦通常是通过使用鞘液包围样品流体且将所述样品流体在空间上压缩成极薄且在空间上精确定位的流来达成。流体动力聚焦装置通常由两个主要组件组成：第一通道，其包括包封区；以及第二通道，其通常是在其中对样品流体执行测量的通道。鞘液在第一通道中流动，其目的是包封和聚焦经由包封区处的样品流体入口引入到鞘液中的第二样品流体流。此第二样品流体通常含有待测量的人造或生物粒子。
[0003]体积鞘液流的量值比体积样品流体流大，通常是30倍。鞘液流在第一通道中引入且用于将样品流体流聚焦到第二通道中。第二通道相较于第一通道具有更小横截面且通常约为0.2x0.2mm。这允许激光或其它已知测量模式在第二通道的测量区处查询现在成一列纵队在样品液体中流动的样品粒子。
[0004]为了达成样品流体的有效聚焦，重要的是定位样品流体流的入口，其方式为使得样品流体变成完全被流动鞘液包封。用于解决此问题的传统方法是经由与第一通道的包封区中的鞘液流同轴定位的针入口引入样品流体流。然而，取决于针尺寸，此方法可能容易堵塞。所述方法还需要机械零件之间的非常精确对准。此外，从经济角度看，期望使用例如注射模制、增材制造或光刻技术等制造方法来产生此类装置。然而，通过允许样品流体入口完全被鞘液流包围的先前提到的方法产生几何形状是非常困难的。
[0005]在EP 1281059中描述了解决与传统方法相关联的问题的流体动力聚焦装置。此流体动力聚焦装置采用了用于样品流体的短管或
‘
烟道
’
入口，其垂直于鞘液的流动方向突出到第一通道的包封区中，使得来自烟道的样品流体的
‘
羽流
’
将在鞘液流动时向下游朝向第二通道迁移。
[0006]使用烟道设计的优点主要与制造相关，因为设计不具有负滑移角，也就是说，不具有悬垂结构。这实现众多有成本效益的制造技术，例如，注射模制、增材制造或光刻技术。然而，烟道自身在鞘流中引入了显著干扰。反过来，这将对测量区处的经聚焦样品流体的形状产生负面影响。干扰的主要原因是烟道下游的尾流效应。尾流区中的流动条件将趋向于加宽和扭曲来自入口烟道的羽流，这将由于例如样品流体速度、测量激光照明强度和光学焦点的差异而对测量质量产生负面影响。
[0007]已开发一种替代流体动力聚焦装置，其公开在US 9784644中。此装置基本上用其中形成样品流体入口的特定成形岛状物替换EP 1281059中所描述的装置的烟道。岛状物经成形以使得与已知烟道相关联的尾流效应减小。装置大体上包括：微流体芯片，其中形成用于载送鞘液的第一通道；菱形腔室，其与第一通道同轴以形成包封区；中心菱形岛状物，其突出到腔室中且与腔室同心定位，岛状物与腔室相比具有更小的横向和竖直尺寸，使得鞘液可从通道流动通过腔室，在岛状物的横向侧周围且在岛状物的顶部表面之上流动；穿过岛状物的样品流体入口，所述样品流体入口在所述岛状物的顶部表面处终止；以及第二通道，其用于接收来自腔室的鞘液和经包封的经聚焦的样品液体且与第一通道相比具有更小横截面。通过样品流体入口引入到微流体装置中的任何样品流体因此沿着岛状物的顶部表
面向下游载送，并且由鞘液横向限制，所述顶部表面在样品流体下方形成屏障。随着样品流体水平地流出岛状物的顶部表面，已在岛状物周围流动的鞘液的部分从下方限制样品流体，并且样品流体变成流体动力聚焦的。
[0008]然而，取决于流动条件，存在样品流体流可能在岛状物的表面之上涂抹且以不可预测方式扭曲的风险。此外，样品流体中的粒子可能会被捕获在岛状物的表面处，这又可能导致样品流体的不可预测流动特性。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提供一种流体动力聚焦装置，其包括：第一流动通道；第二流动通道，其尺寸经设定成与第一流动通道的横截面相比具有更小横截面；包封区，其同轴连接在第一流动通道与第二流动通道之间；以及烟道，其包括主体和样品流体入口，主体从包封区的壁延伸到包封区中且与包封区相比具有更小的横向和竖直尺寸；其中主体和样品流体入口各自形成有细长轮廓，所述细长轮廓具有面向第一流动通道的前边缘和彼此相对且朝向后边缘相对渐缩的长边缘。
[0010]烟道的在流体动力学方面更有效的形状具有可抑制任何尾流效应的优点。在一些实施例中，烟道被构造成具有约30o
°
或更小的后边缘角(即在烟道的后边缘处在所述烟道的长边缘的切线之间形成的角)。在此构造的情况下，已发现，可基本上消除或至少可测量地减小尾流效应。
[0011]由于烟道主体在流体流通过包封区的方向上的范围不足以充当样品流体的支撑件，因此可避免样品流体的涂抹和粒子的捕获。
[0012]在一些实施例中，烟道从其延伸的底板朝向第二流动通道倾斜，其中倾斜在距前边缘的中心一定距离(上游或下游)处开始，所述距离经选择以便致使向上鞘流影响经包封的样品流体的形态。此距离通常在紧接在前边缘上游的位置处的第一流动通道的高度的1.5倍内，在一些实施例中，零倍。这具有以下优点：可更容易地调适经流体动力聚焦的样品流体的形态。
[0013]在一些实施例中，第一流动通道、第二流动通道和包封区形成为衬底的部分，例如微流体芯片的衬底，其中还在衬底中在第二流动通道的测量区下方的位置处形成透镜，透镜通过衬底的光学透明材料部分光学联接到测量区。
[0014]根据本专利技术的第二方面，提供一种使用根据本专利技术的第一方面的流体动力聚焦装置对样品流体进行流体动力聚焦的方法，所述方法包括：(i)使鞘液通过第一流动通道流动到包封区中；(ii)通过烟道的样品流体入口将样品流体引入到包封区中，使得样品流体在其离开烟道时通过鞘液流体动力地聚焦；以及(ii)使经包覆的经流体动力聚焦的样品流体流出包封区且到第二流动通道中。
[0015]除非另外特定陈述，否则本文中将相对于所描述的通道或其它特征以及那些通道或那些其它特征内的流而提及方向和尺寸。因此，“轴向”、“流向”或“上游/下游”将指大体上平行于通过通道或其它特征的流体流或与通过通道或其它特征的流体流一致的方向。术语“底部”或“底板”将指在使用中意欲为所述腔室或特征的最低内表面的通道或其它特征的壁(例如形成在芯片衬底中)。同样地，“顶部”或“顶板”将指在使用中意欲为所述腔室或特征的最高内表面的通道或其它特征的壁(例如由施加在芯片衬底之上的层形成的屏障)。术语“之上”将指大体上远离通道或其它特征的底板的方向。同样地，“横向”或“水平”将指大体上朝向或远离通道或其它特征的侧壁(并非顶部或底部壁)的方向。将以类似方式解释
对应术语。在一些描述中，方向或尺寸可另外或替代地以X、Y以及Z表示，它们是相互正交方向，其中X和Y方向位于平行于流体流通过通道或其它特征的方向的平面中。
[0016]现在将参考附图中的图式更详细地阐释本专利技术的示例性实施例，在附图中：
[0017]图1展示根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种流体动力聚焦装置(2)，其包括第一流动通道(4)；第二流动通道(8)，其尺寸经设定成与所述第一流动通道(4)的横截面相比具有更小横截面；包封区(12)，其同轴连接在所述第一流动通道(4)与所述第二流动通道(8)之间；以及烟道(14)，其包括主体(16)和样品流体入口(18)，所述主体(16)从所述包封区(12)的壁(20)延伸到所述包封区(12)中且与所述包封区(12)相比具有更小的横向尺寸(X、Y)和竖直尺寸(Z)；其中所述主体(16)和所述样品流体入口(18)各自形成有细长轮廓，所述细长轮廓具有面向所述第一流动通道(4)的前边缘(28)；相对后边缘(32)；以及连接所述前边缘(28)和所述后边缘(32)且朝向所述后边缘(32)相对渐缩的长边缘(30a、30b)。2.根据权利要求1所述的流体动力聚焦装置(2)，其中所述主体(16)和所述样品流体入口(18)两者的所述细长轮廓是泪珠形的。3.根据权利要求2所述的流体动力聚焦装置(2)，其中所述泪珠形是对称泪珠形。4.根据权利要求1所述的流体动力聚焦装置(2)，其中所述主体(16)形成有约三十度或更小的后边缘角(θ)。5.根据权利要求1所述的流体动力聚焦装置(2)，其中所述主体(16)从其延伸的所述壁(20)朝向所述第二流动通道(8)倾斜，其中所述倾斜在相对于所述烟道(14)的位置处开始，所述位置经选择以在所述包封区(12)中产生鞘液的向上流以影响经包覆的经流体动力聚焦的样品流体流(10)的形态。6.根据权利要求5所述的流体动力聚焦装置(2)，其中所述主体(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：福斯分析仪器公司，
类型：发明
国别省市：