CN103480314A - 调控生物微流控机械内生物微球的方法 - Google Patents

调控生物微流控机械内生物微球的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种调控生物微流控机械内生物微球的方法，一、建立微流体控制机械系统，包括一个中部主通道，中部主通道中间位置处的两侧分别设有一个与中部主通道相通的、向外延伸的分支通道；二、中部主通道内通入离散相液体，两侧支通道内分别通入连续相液体。对位于中部主通道与两侧支通道交汇处下游侧流体中的离散相生物微球进行控制，当通过显微镜观测到生物微球时，测量中部主通道内离散相液体的流速Vc、两个支通道内的连续相液体的流速Vl，带入公式：
Figure 2013104802736100004DEST_PATH_IMAGE001
，计算出生物微球的体积m。本发明优点在于提供一种获得所述生物微流体控制机械系统内生物微球体积的方法，为对微量流体流态的控制操作提供方便。

Description

调控生物微流控机械内生物微球的方法
技术领域
本发明涉及生物微流控机械内生物微球，尤其是涉及调控生物微流控机械内生物微球的方法。
背景技术
依据国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年），国家科技发展重点任务布局中提出，力求技术突破、产品创新、能力建设和应用普及，重点实施基础装备升级、高端产品突破、前沿方向创新、创新能力提升以及应用示范工程。加强新原理、新材料、新方法和新工艺的研究，加快前沿技术突破和创新产品开发，抢占未来科技产业竞争的制高点。在前沿创新方面，任务中明确了要积极发展微流控和微纳制造等前沿技术进行新型诊疗器械等前沿创新产品的研发工作。
微流体系统的研发综合了微电子、微机械、生物工程和纳米技术，在科学研究和医药工业，食品工业和化妆品工业等领域有广泛的应用。因此，对微流体系统内部流体流动状态的调控有着重要的意义。
当流体在微尺度中流动时，特征尺度接近微米量级，流体的流动特性与宏观相比，发生了很大的变化。由于尺度的微小，使原来的各种影响因素的相对重要性发生了变化，从而导致流动规律的变化。其特点如下：1、微米尺度效应：一方面，当流动的特征尺度减少到微米时，支配流动的各种作用力的地位发生了变化，原来宏观流动中的主导作用力地位下降，而在宏观流动中居次要地位而通常被忽略的作用力的地位则上升而成为微尺度流动的支配作用；另一方面，随着构件的特征尺度减少到微米乃至纳米量级，与微米尺度相关的各种效应并没有包括在经典的Navier-Stokes（纳维叶－斯托克斯）方程理论中，微流动中出现了一些经典连续介质模型目前无法解释的现象。2、表面效应：当尺度减小时，生物微系统器件的表面积/体积比大大增加，表面积与体积之比值可达百万倍之大，这更加强化和突出了表面力和其它表面效应的作用，大大影响了物质质量、动量和能量在生物微系统器件表面的传输。因此，对微米尺度下流体的流动特性的研究是生物微系统器件驱动和控制技术发展以及解释流动现象迫切需要的。
发明内容
本发明目的在于提供一种调控生物微流控机械内生物微球的方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述调控生物微流控机械内生物微球的方法，按照下述步骤进行：
第一步、建立微流体控制机械系统，所述微流体控制机械系统包括：一个中部主通道，所述中部主通道中间位置处的两侧分别设有一个与中部主通道相通的、向外延伸的分支通道；中部主通道、两个分支通道的截面形状相同，均为长为160微米，宽为70微米的矩形截面；中部主通道长度为20毫米，两分支通道长度各为15毫米；
第二步、中部主通道内通入离散相液体，两侧支通道内分别通入与中部主通道内离散相液体不相溶的连续相液体；对位于中部主通道与两侧支通道交汇处下游侧流体中的离散相生物微球进行控制，即：改变中部主通道或/和两侧支通道内液体的流速；当通过显微镜观测到中部主通道与两侧支通道交汇处下游侧流体中的生物微球时，测量中部主通道内离散相液体的流速Vc、两个支通道内的连续相液体的流速Vl，带入公式：                                                
Figure 557886DEST_PATH_IMAGE001
，计算出生物微球的体积m；式中：
Figure 800780DEST_PATH_IMAGE002
在（1.4～2.1）
Figure 104722DEST_PATH_IMAGE003
之间选择；流速单位：米/秒；生物微球的体积m单位：纳升。
所述中部主通道内的离散相液体为水相，两侧支通道内的连续相液体均为油相。
本发明优点在于提供一种获得所述生物微流体控制机械系统内生物微球体积的方法，为对微量流体流态的控制操作，如：混合和分离微量流体、化学反应、微量分析等提供方便。同时，还可以在稀有细胞的筛选、信息核糖核酸的提取和纯化、基因测序、单细胞分析、蛋白质结晶等研究方面发挥独特的作用。
附图说明
图1是本发明所述生物微流体控制机械系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述调控生物微流控机械内生物微球的方法，按照下述步骤进行：
第一步、建立微流体控制机械系统，所述微流体控制机械系统包括：一个中部主通道1，所述中部主通道1中间位置处的两侧对称于中部主通道1的轴线分别设有一个与中部主通道1相通的、向外延伸的分支通道2、3；中部主通道1、两个分支通道2、3的截面形状相同，均为长为160微米，宽为70微米的矩形截面；中部主通道1长度为20毫米，两分支通道2、3长度各为15毫米；中部主通道1轴线与分支通道2轴线的夹角为70°～80°；
第二步、中部主通道1内通入水相液体，两侧支通道2、3内分别通入油相液体；对位于中部主通道1与两侧支通道2、3交汇处下游侧流体中的离散相生物微球4进行控制，即：改变中部主通道1和两侧支通道2、3内液体的流速；当通过显微镜观测到中部主通道1与两侧支通道2、3交汇处下游侧流体中的生物微球4时，测量中部主通道内离散相液体的流速Vc、两个支通道内的连续相液体的流速Vl，带入公式：
Figure 192895DEST_PATH_IMAGE004
，计算出生物微球4的体积m；式中： 在（1.4～2.1）之间选择；流速单位：米/秒；生物微球的体积m单位：纳升。
当中部主通道1内水相（离散相）液体的流速Vc=0.004米/秒～0.008米/秒、两个支通道2、3内的油相（连续相）液体的流速Vl=0.012米/秒～0.025米/秒时，选取1.4 
Figure 732930DEST_PATH_IMAGE003
；
当中部主通道1内水相（离散相）液体的流速Vc =0.012米/秒～0.017米/秒、两个支通道2、3内的油相（连续相）液体的流速Vl =0.012米/秒～0.025米/秒时，
Figure 230908DEST_PATH_IMAGE005
选取2.1
Figure 64872DEST_PATH_IMAGE003
。

Claims (2)

1.一种调控生物微流控机械内生物微球的方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
第一步、建立生物微流体控制机械系统，所述生物微流体控制机械系统包括：一个中部主通道，所述中部主通道中间位置处的两侧分别设有一个与中部主通道相通的、向外延伸的分支通道；中部主通道、两个分支通道的截面形状相同，均为长为160微米，宽为70微米的矩形截面；中部主通道长度为20毫米，两分支通道长度各为15毫米；
第二步、中部主通道内通入离散相液体，两侧支通道内分别通入与中部主通道内离散相液体不相溶的连续相液体；对位于中部主通道与两侧支通道交汇处下游侧流体中的离散相生物微球进行控制，即：改变中部主通道或/和两侧支通道内液体的流速；当通过显微镜观测到中部主通道与两侧支通道交汇处下游侧流体中的生物微球时，测量中部主通道内离散相液体的流速Vc、两个支通道内的连续相液体的流速Vl，带入公式：                                                
Figure 2013104802736100001DEST_PATH_IMAGE001
，计算出生物微球的体积m；式中：
Figure 926033DEST_PATH_IMAGE002
在（1.4～2.1）
Figure 2013104802736100001DEST_PATH_IMAGE003
之间选择；流速单位：米/秒；生物微球的体积m单位：纳升。
2.根据权利要求1所述调控生物微流控机械内生物微球的方法，其特征在于：所述中部主通道内的离散相液体为水相，两侧支通道内的连续相液体均为油相。
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