[發明專利]流體動力聚焦設備和方法

有效

• 申請號: 201480028102.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN105283753B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: J·C·夏普;E·庫科薩爾;K·S·布坎南;B·D·莫拉達
• 申請（專利權）人: 塞通諾米/ST有限責任公司
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

提供了一種具有用于處理樣本的微通道的微流體芯片。微通道可通過使用聚焦流體和芯流形成幾何結構來聚焦樣本。芯流形成幾何結構可包括橫向流體聚焦部件以及一個或多個垂直流體聚焦部件。微流體芯片可包括在微流體芯片上平行工作的多個微通道。

相關申請

本申請要求2013年3月14日提交的、發明名稱為“Hydrodynamic FocusingApparatus and Methods”的美國臨時申請61/785,734的優先權，其全部內容通過引用包含于此。

技術領域

本發明大體涉及流體動力聚焦，尤其涉及微流體裝置。更具體地，本發明涉及用于在流通道中、并且尤其是在微流體裝置中的微通道中產生鞘流(sheath flow)的系統和方法。

背景技術

鞘流是一種特殊類型的層流，其中在該層流中，一層聚焦流體在多于一側上包圍顆粒或另一層樣本流體顆粒。將顆粒流(particle stream)限制在流體中的過程被稱為“鞘流”構造。例如，在鞘流構造中，鞘流體(sheath fluid)可包絡和夾緊包含多個顆粒的樣本流體。可以將包含懸浮在樣本流體中的顆粒的樣本流體的流縮窄到幾乎為鞘流體中心中的顆粒的外徑。所得到的鞘流在孔或通道內以層流狀態流動，使得微粒對準(aligned)并精確地以單個隊列行的形式通過孔或通道。

許多應用中均使用鞘流，其中，例如在需要保護顆粒免遇空氣的應用中，優選通過一層鞘流體來保護顆粒或流體。例如，在顆粒分選系統、流式細胞儀和用于分析樣本的其它系統中，通常將待分選或分析的顆粒供給至由無顆粒的液體鞘所包圍的中心流體流中的測量位置。

鞘流是有用的，因為其能夠將顆粒相對于傳感器或其它部件定位，并防止鞘流體所包圍的中心流體中的顆粒接觸流通道的側面，從而防止通道堵塞。鞘流使得樣本材料能夠具有更快的流速和更高的吞吐量。在不撕裂中心流體中的細胞的情況下的更快的流速是可能的，因為鞘流體保護細胞免受流通道的壁處的可能較高的剪切力。

已應用于實現鞘流的常規設備具有相對復雜的設計，并且相對難以制造。

發明內容

根據本發明的方面，可提出一種包括基板和形成在基板中的流通道的微流體顆粒處理組件。流通道可包括：入口；流體聚焦區，其具有用于聚焦所述流通道中的顆粒的相關聯的流體聚焦特征；以及檢驗區，其至少部分位于所述流體聚焦區的下游。此外，流通道可具有第一出口和第二出口。

根據其它方面，流通道聚焦區的流體聚焦特征可包括：芯流形成幾何結構。芯流形成幾何結構還可包括：橫向流體聚焦區；第一垂直流體聚焦部件；以及第二垂直流體聚焦部件。

根據一些方面，第一垂直流體聚焦部件可包括垂直流體聚焦通道，并且第二垂直流體聚焦部件可包括第二垂直流體聚焦通道。第一垂直流體聚焦部件和第二垂直流體聚焦部件可沿相對的垂直方向與流體聚焦區連通。第一垂直流體聚焦部件可提供第一垂直影響，并且所述第二垂直流體聚焦部件可提供與第一垂直影響方向相對的第二垂直影響。

根據其它方面，流通道還可包括與鞘源流體連通的鞘入口。樣本入口可布置在鞘入口所產生的鞘流中，以促成同軸的鞘和樣本的流。樣本入口可包括漸縮或斜面入口。

根據其它方面，流通道可具有樣本入口處的第一寬度和第一高度。流通道可具有在第一過渡點處的第二寬度和第二高度。流通道的高度可在樣本入口和第一過渡點之間下降。流通道可具有第二過渡點處的第三寬度和第三高度。流通道的高度可在所述第一過渡點和所述第二過渡點之間保持恒定，并且流通道的寬度可在所述第一過渡點和所述第二過渡點之間減小。流通道的第三高度和第三寬度可在所述檢驗區中維持。流通道可從方形截面過渡到矩形截面。流通道可從圓形截面過渡到橢圓形截面。

微流體組件還可包括這里所呈現的多個流通道。