螺旋通道中稳定增强的二次流构建及其粒子聚焦研究

惯性微流是一种具有高通量精确操控粒子和细胞能力的微流控技术,近年来受到广泛关注.然而,由于惯性微流芯片内二次流的不稳定性,在大尺寸管道内实现粒子流速不敏感的聚焦仍存在挑战.本研究开发了一种微结构辅助的超低高宽比螺旋微通道,利用二次流的稳定和加速实现了粒子的惯性聚焦.研究结果表明,在大的流速灌注范围(0.5～3.0 mL/min)内成功实现了粒径分别为7.3和15.5 μm的荧光粒子在1mm宽的螺旋通道芯片内的聚焦,聚焦效率分别达到94%和99%以上.此外,粒子聚焦位置距离管道内壁高达100 μm,远大于其它惯性聚焦芯片.因此,通过在螺旋通道芯片内设置等序列的微结构,促使二次流的稳定和增强,完成...

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Published in分析化学 Vol. 52; no. 4; pp. 504 - 512
Main Authors 白汉洁, 林智慧, 郭时超, 龙丹丹, 牛颜冰, 赵磊, 申少斐
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 山西农业大学生命科学学院,中兽医药现代化山西省重点实验室,太原 030000%西安电子科技大学生命科学技术学院,西安 710126 2024
Subjects
Particle focusing
微流控芯片
Spiral channel
螺旋通道
二次流
Microfluidic chip
Inertial microfluidics
Secondary flow
粒子聚焦
惯性微流
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ISSN0253-3820
DOI10.19756/j.issn.0253-3820.231393

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Summary:惯性微流是一种具有高通量精确操控粒子和细胞能力的微流控技术,近年来受到广泛关注.然而,由于惯性微流芯片内二次流的不稳定性,在大尺寸管道内实现粒子流速不敏感的聚焦仍存在挑战.本研究开发了一种微结构辅助的超低高宽比螺旋微通道,利用二次流的稳定和加速实现了粒子的惯性聚焦.研究结果表明,在大的流速灌注范围(0.5～3.0 mL/min)内成功实现了粒径分别为7.3和15.5 μm的荧光粒子在1mm宽的螺旋通道芯片内的聚焦,聚焦效率分别达到94%和99%以上.此外,粒子聚焦位置距离管道内壁高达100 μm,远大于其它惯性聚焦芯片.因此,通过在螺旋通道芯片内设置等序列的微结构,促使二次流的稳定和增强,完成了流量和粒径不敏感的惯性聚焦.与传统的惯性聚焦方法相比,本方法无需额外的鞘流操作,具有高通量和易于制造的特点.这种创新的结构为便携式惯性微流控芯片的开发提供了更多的选择,可应用于细胞分析与检测、流式细胞仪和在线样品处理等领域.
ISSN:0253-3820
DOI:10.19756/j.issn.0253-3820.231393