[實用新型]一種流體剪切力生成裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201820375972.2 | 申請日： | 2018-03-20 |
| 公開（公告）號： | CN208194421U | 公開（公告）日： | 2018-12-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳華英 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院 |
| 主分類號： | B01L3/00 | 分類號： | B01L3/00 |
| 代理公司： | 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205 | 代理人： | 謝岳鵬 |
| 地址： | 518055 廣東省深*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 分支流道 本實用新型 流體剪切力 主流道 流體出口 生成裝置 裝置主體 閥門 微流控芯片 主流道連通 動態(tài)變化 兩端設(shè)置 流體入口 流體通過 輸入流體 裝置結(jié)構(gòu) 可調(diào)節(jié) 末級 覆蓋 配合 | ||
本實用新型涉及微流控芯片領(lǐng)域，本實用新型公開了一種流體剪切力生成裝置，包括裝置主體，裝置主體上設(shè)置有主流道與至少兩條分支流道，主流道的兩端設(shè)置有流體入口與主流道流體出口，分支流道的一端與主流道連通，另一端設(shè)有分支流道流體出口，分支流道內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)該分支流道內(nèi)可供流體通過的截面積的閥門。本實用新型利用主流道、分支流道和閥門的配合，可以在不改變輸入流體流速與裝置結(jié)構(gòu)的情況下實現(xiàn)流體剪切力大小與比值的動態(tài)變化。同時，本實用新型可以極大的擴展首級與末級分支流道中流體剪切力的比值范圍，并且可以覆蓋范圍內(nèi)任意一點的比值，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣實現(xiàn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及微流控芯片領(lǐng)域，尤其是涉及一種可以實現(xiàn)流道內(nèi)流體剪切力大范圍、動態(tài)調(diào)節(jié)的流體剪切力生成裝置，以及流體剪切力生成方法。
背景技術(shù)
人體內(nèi)分布著復(fù)雜的血管系統(tǒng)，直徑從幾微米到幾厘米不等。血液流動在靜脈和動脈血管內(nèi)形成的流體剪切力分別約為0.7-9dyn/cm2和20-70dyn/cm2。在狹窄的動脈血管中剪切力有時會超過450dyn/cm2。血液流動剪切力與人體內(nèi)一系列復(fù)雜的生物過程密切相關(guān)。在體外模型中模擬這一復(fù)雜的剪切力環(huán)境對內(nèi)皮細(xì)胞功能、心血管疾病和血栓等的研究具有重要意義。
早在上世紀(jì)80年代，平行板流動腔和錐板粘度計剪切力裝置，就用于研究剪切力對內(nèi)皮細(xì)胞的影響以及血栓形成。隨著微流體技術(shù)的發(fā)展，微流控芯片可以利用內(nèi)部集成的微閥門或者外部的注射器泵產(chǎn)生連續(xù)或者脈動的流體剪切力，用于更加精確的模擬血液流動形成的剪切力，以深入研究內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)變化、滲透性、蛋白表達(dá)以及跨內(nèi)皮電阻等。也有人利用微流控芯片模擬狹窄血管和血栓通的形成。此外，微流體剪切力裝置還可以被用于評估抗壓藥物的效果。這些研究極大地推動了內(nèi)皮細(xì)胞基礎(chǔ)研究、血栓形成和治療研究，對心血管研究和治療具有重要作用。
現(xiàn)有基于微流控芯片的剪切力生成裝置主要采用主動和被動兩種方式生成變化的流體剪切力。主動方式主要是靠改變?nèi)肟谝后w流速，以改變整個芯片上所有流道內(nèi)的剪切力。被動方式是在芯片上預(yù)先設(shè)計好不同長度或?qū)挾鹊墓艿溃?dāng)液體流入不同管道時，在其內(nèi)部生成相應(yīng)的剪切力。以上方法，簡單宜行，但是具有很大的局限性，例如
(1)在不改變輸入流體速度的情況下，現(xiàn)有的剪切力生成裝置中各個流道內(nèi)的流體剪切力的大小是固定的，無法進行動態(tài)調(diào)節(jié)。
(2)不同流道內(nèi)流體剪切力的比值是固定不變的(呈線性分布)，在不改變芯片設(shè)計的前提下，無法動態(tài)調(diào)節(jié)各流道內(nèi)流體剪切力的比值。
(3)無法產(chǎn)生涵蓋人體血管系統(tǒng)內(nèi)所有的流體剪切力。因此，現(xiàn)有微流控裝置很難精確模擬人體血管系統(tǒng)內(nèi)復(fù)雜的、大范圍的流體剪切力環(huán)境。
實用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出一種流體剪切力生成裝置與流體剪切力生成方法，用于解決現(xiàn)有的剪切力生成裝置1)無法模擬人體所有血管內(nèi)部流體剪切力的大小和2)在不改變輸入流體速度的情況下，無法動態(tài)調(diào)節(jié)各個流道內(nèi)流體剪切力的大小與比值的問題。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的方案是：
一種流體剪切力生成裝置，包括裝置主體，裝置主體上設(shè)置有主流道與至少兩條分支流道，主流道的兩端設(shè)置有流體入口與主流道流體出口，分支流道的一端與主流道連通，另一端設(shè)有分支流道流體出口，分支流道內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)該分支流道內(nèi)可供流體通過的截面積的閥門。
作為上述方案的進一步改進方式，閥門包括構(gòu)成分支流道的流道壁的彈性膜片，以及向彈性膜片施加壓力以使其向流道內(nèi)部凹陷的加壓裝置。
作為上述方案的進一步改進方式，加壓裝置沿單側(cè)方向向彈性膜片施壓。
作為上述方案的進一步改進方式，加壓裝置沿分支流道的周向向彈性膜片施壓。
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