[發(fā)明專利]一種多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控器件及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910326261.5
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109975265B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃笛;曹超;張曉春;解森;劉永狀;鄧維標(biāo);姚冰;趙繼云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;B01L3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控制方法，使用控制器包括微流控芯片（2），微流控芯片（2）內(nèi)設(shè)有三維縮擴(kuò)流道（5），三維縮擴(kuò)流道（5）的首尾兩端分別設(shè)有與微流控芯片（2）外界連同的入口連接器（4）和出口連接器（6），入口連接器（4）上設(shè)有入口導(dǎo)管（3），出口連接器（6）上設(shè)有出口導(dǎo)管（7）；其中三維縮擴(kuò)流道（5）包括設(shè)置在微流控芯片（2）內(nèi)的矩形通道結(jié)構(gòu)的主流道（52），主流道（52）的截面為正方形或深寬比不為1的矩形，主流道（52）的入口連接器（4）處為圓柱空間的入口（51），主流道（52）的出口連接器（6）處為圓柱空間的出口（54），其中主流道（52）的中部與入口（51）之間的上游為矩形結(jié)構(gòu)，在主流道（52）的中部與出口（54）之間的下游設(shè)有縮聚-擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，縮聚-擴(kuò)展結(jié)構(gòu)與出口（54）間留有距離；縮聚-擴(kuò)展結(jié)構(gòu)包括在主流道（52）外側(cè)間隔設(shè)置的凸起結(jié)構(gòu)或者凹陷結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)包括在主流道（52）頂部設(shè)有凸起陣列Ⅱ（532），主流道（52）的側(cè)面設(shè)有凸起陣列Ⅰ（531），其中凸起陣列Ⅰ（531）與凸起陣列Ⅱ（532）在軸向坐標(biāo)上一一對應(yīng)設(shè)置；

其特征在于步驟為：將腫瘤細(xì)胞（9）利用熒光標(biāo)記，并與非熒光標(biāo)記背景白細(xì)胞（8）混合制成初始混合樣品，將初始混合樣呈隨機(jī)分散狀態(tài)順序通過入口導(dǎo)管（3）和入口連接器（4）導(dǎo)入三維縮擴(kuò)流道（5），經(jīng)三維縮擴(kuò)流道（5）中主流道（52）上游處矩形截面通道內(nèi)慣性升力作用，帶動白細(xì)胞（8）與腫瘤細(xì)胞（9）做橫向遷移運動，由此將白細(xì)胞（8）與腫瘤細(xì)胞（9）聚焦至靠近三維縮擴(kuò)流道（5）四壁面中心處的四個平衡位置，并在三維縮擴(kuò)流道（5）中下游處，由主流道（52）及側(cè)面凸起陣列Ⅰ（531）、頂部凸起陣列Ⅱ（532）共同構(gòu)成縮擴(kuò)結(jié)構(gòu)，位于主流道側(cè)面的凸起陣列Ⅰ（531）在三維縮擴(kuò)流道（5）截面的橫向方向上誘導(dǎo)生成上下對稱的兩個Dean渦流；位于主流道頂部的凸起陣列Ⅱ（532）在三維縮擴(kuò)流道（5）截面的縱向方向上誘導(dǎo)生成左右對稱的兩個Dean渦流，橫向方向生成的兩個Dean渦流和縱向方向生成的兩個Dean渦流互相耦合，形成新的復(fù)雜Dean流模式，從而使白細(xì)胞（8）與腫瘤細(xì)胞（9）呈單列、截面中心位置精準(zhǔn)慣性聚焦的方式移動形成單列聚焦粒子束流，使用外部流式檢測裝置對三維縮擴(kuò)流道（5）截面中心位置形成的單列聚焦粒子束流進(jìn)行檢測，腫瘤細(xì)胞（9）受外部流式檢測裝置發(fā)出的熒光激發(fā)發(fā)射出發(fā)射光，并被外部流式檢測裝置接收識別，完成對腫瘤細(xì)胞（9）的精準(zhǔn)計數(shù)，隨后聚焦粒子束經(jīng)出口（54）、出口連接器（6）、出口導(dǎo)管（7）順序?qū)С觯⒂蓮U液收集裝置收集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控制方法，其特征在于：所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控器件中，在主流道（52）上對應(yīng)凸起陣列Ⅰ（531）的另一面上鏡像設(shè)有凸起陣列Ⅲ（533），凸起陣列Ⅲ（533）與凸起陣列Ⅰ（531）與凸起陣列Ⅱ（532）在軸向坐標(biāo)上一一對應(yīng)設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控制方法，其特征在于：所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控器件中，在主流道（52）上對應(yīng)凸起陣列Ⅰ（531）的另一面上上鏡像設(shè)有凸起陣列Ⅲ（533），在主流道（52）上鏡像設(shè)有凸起陣列Ⅱ（532）的另一面上分別設(shè)有凸起陣列Ⅳ（534）最終形成凹陷陣列，凸起陣列Ⅰ（531）、凸起陣列Ⅱ（532）、凸起陣列Ⅲ（533）和凸起陣列Ⅳ（534）在軸向坐標(biāo)上一一對應(yīng)設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控制方法，其特征在于：所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控器件中，主流道（52）的截面尺寸為200×200μm；所述凸起陣列Ⅰ（531）、凸起陣列Ⅱ（532）、凸起陣列Ⅲ（533）和凸起陣列Ⅳ（534）為多個間隔設(shè)置的矩形凸起，矩形凸起的尺寸為200×50×50μm，矩形凸起之間間間距50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控制方法，其特征在于：所述的多向誘導(dǎo)Dean流的三維縮擴(kuò)微流控器件中，所述凹陷結(jié)構(gòu)為設(shè)置在主流道（52）頂部和單邊側(cè)壁或兩側(cè)壁和底部的矩形凹陷。