CN106706479B - 粒子鞘流成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粒子鞘流成像装置。粒子鞘流成像装置包括装置本体，装置本体内设有中空的流体通道，流体通道在纵向方向上包括汇流通道段、整流通道段、聚焦通道段和成像通道段，装置本体内还设有用于输送粒子的粒子输送通道且粒子输送通道具有向聚焦通道段输出粒子的粒子输出端，汇流通道段包括位于所述粒子输出端的两侧且相互分隔的用于向整流通道段输送鞘液的至少两个支路，至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近粒子输送通道的汇流段。本发明的粒子鞘流成像装置的鞘液可以从两侧对粒子形成包裹，粒子更易被包裹于鞘液的中央，提升对粒子的包裹效果。
Description
技术领域
本发明涉及粒子分析设备领域，特别涉及一种粒子鞘流成像装置。
背景技术
如图1所示，现有技术中的粒子鞘流成像装置包括第一鞘液注入管6、第二鞘液注入管7和样本注入管8。第一鞘液注入管6和第二鞘液注入管7用于向流体通道内注入鞘液并在样本注入管8的出口处包裹粒子。第一鞘液注入管6、第二鞘液注入管7和样本注入管8的设置方向均相同，使得鞘液的流动方向与粒子的流动方向相同，因此鞘液对粒子的包裹效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粒子鞘流成像装置，以提升鞘液对粒子的包裹效果。
本发明提供一种粒子鞘流成像装置，包括装置本体，所述装置本体内设有中空的流体通道，所述流体通道在纵向方向上包括汇流通道段、整流通道段、聚焦通道段和成像通道段，所述装置本体内还设有用于输送粒子的粒子输送通道且所述粒子输送通道具有向所述聚焦通道段输出粒子的粒子输出端，所述汇流通道段包括位于所述粒子输出端的两侧且相互分隔的用于向所述整流通道段输送鞘液的至少两个支路，所述整流通道段的流通面积不变且在所述整流通道段所述鞘液的流动方向不变，所述聚焦通道段的流通面积逐渐减小以使鞘液对所述粒子进行聚焦并带动粒子进入成像通道段进行成像，所述至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近所述粒子输送通道的汇流段。
进一步地，所述粒子输送通道与所述整流通道段方向相同地设置以使得粒子流动的方向与所述整流通道段的鞘液流动的方向相同。
进一步地，所述整流通道段具有中分面，所述粒子输送通道和所述成像通道段设置于所述整流通道段的所述中分面的同一侧。
进一步地，所述至少两个支路为分别位于所述粒子输出端的相对的两侧的第一支路和第二支路。
进一步地，所述第一支路与所述第二支路对称设置于所述粒子输送通道的两侧。
进一步地，所述第一支路包括第一上游分段和第一下游分段，鞘液从所述第一上游分段流向所述第一下游分段，在鞘液的流动方向上，所述第一上游分段与所述整流通道段方向相同地设置，所述第一下游分段逐渐靠近所述整流通道段形成所述第一支路的汇流段；和/或，所述第二支路包括第二上游分段和第二下游分段，鞘液从所述第二上游分段流向所述第二下游分段，在鞘液的流动方向上，所述第二上游分段与所述整流通道段方向相同地设置，所述第二下游分段逐渐靠近所述整流通道段形成所述第二支路的汇流段。
进一步地，所述第一支路的汇流段与所述第二支路的汇流段之间的夹角为20°-120°。
进一步地，所述第一支路内的鞘液的流动速度等于所述第二支路内的鞘液的流动速度；或者，所述第一支路内的鞘液的流动速度不等于所述第二支路内的鞘液的流动速度。
进一步地，所述流体通道包括截面为方形的方体通道，所述方体通道包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，在鞘液的流动方向上，所述第一侧壁为平壁，所述第二侧壁的位于所述聚焦通道段的部分逐渐靠近所述第一侧壁以使得所述聚焦通道段逐渐变窄而使鞘液对样本挤压形成层流。
进一步地，所述整流通道段的长度大于所述聚焦通道段的长度。
进一步地，所述粒子鞘流成像装置还包括设置于所述装置本体内的粒子输送管，所述粒子输送管的内腔形成所述粒子输送通道，所述粒子输送管为圆管。
基于本发明提供的粒子鞘流成像装置，包括装置本体，装置本体内设有中空的流体通道，流体通道在纵向方向上包括汇流通道段、整流通道段、聚焦通道段和成像通道段，装置本体内还设有用于输送粒子的粒子输送通道且粒子输送通道具有向聚焦通道段输出粒子的粒子输出端，汇流通道段包括位于所述粒子输出端的两侧且相互分隔的用于向整流通道段输送鞘液的至少两个支路，整流通道段的流通面积不变且在整流通道段鞘液的流动方向不变，聚焦通道段的流通面积逐渐减小以使鞘液对粒子进行聚焦并带动粒子进入成像通道段进行成像，至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近粒子输送通道的汇流段。本发明的粒子鞘流成像装置通过在整流通道段之前设置向整流通道段输送鞘液的至少两个支路，至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近粒子输送通道的汇流段，因此每条支路输出的鞘液均具有靠近粒子输送通道的方向的速度，因此当粒子输送通道向鞘液中输出粒子时，鞘液可以从两侧对粒子形成包裹，因此粒子更易被包裹于鞘液的中央，提升对粒子的包裹效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的粒子鞘流成像装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的粒子鞘流成像装置的结构示意图；
图3为图2所示的粒子鞘流成像装置处于工作状态时的结构示意图；
图4为图2所示所示的粒子鞘流成像装置的侧视结构示意图；
图5为成像区通道截面内鞘液的速度分布示意图；
图6为粒子处于通道中央时的结构示意图；
图7为粒子不处于通道中央时的结构示意图；
图8为本发明实施例的粒子鞘流成像装置形成的粒子流的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图2和图3所示，本发明实施例的粒子鞘流成像装置包括装置本体1。装置本体1内设有中空的流体通道Q。流体通道Q在纵向上包括汇流通道段A、整流通道段B、聚焦通道段C和成像通道段D。装置本体1内还设有用于输送粒子的粒子输送通道且粒子输送通道具有向聚焦通道段C输出粒子的粒子输出端E。汇流通道段A包括位于所述粒子输出端的两侧且相互分隔的用于向整流通道段B输送鞘液的至少两个支路，整流通道段B的流通面积不变且在整流通道段鞘液的流动方向不变。聚焦通道段C的流通面积逐渐减小以使鞘液对粒子进行聚焦并带动粒子进入成像通道段D进行成像。至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近粒子输送通道的汇流段。本发明实施例的粒子鞘流成像装置通过在整流通道段B之前设置向整流通道段B输送鞘液的至少两个支路，至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近粒子输送通道的汇流段，因此每条支路输出的鞘液均具有靠近粒子输送通道的方向的速度，因此当粒子输送通道向鞘液中输出粒子时，鞘液可以从两侧对粒子形成包裹，因此粒子更易被包裹于鞘液的中央，提升对粒子的包裹效果。因而粒子更易聚焦形成具有一定宽度和厚度的层流，提高粒子的成像质量。
具体在本实施例中，如图2和图3所示，至少两个支路包括分别位于粒子输出端E的相对的两侧的第一支路A1和第二支路A2。第一支路A1和第二支路A2用于向整流通道段B输送鞘液且分别位于粒子输出端E的两侧，且在鞘液的流动方向上，第一支路A1与第二支路A2均逐渐靠近粒子输送通道以使得鞘液从两侧包裹粒子输出端E输出的粒子。本实施例的鞘液可以从两侧对粒子形成包裹，因此粒子更易被包裹于鞘液的中央，提升对粒子的包裹效果。因而粒子更易聚焦形成具有一定宽度和厚度的层流，提高粒子的成像质量
优选地，如图2所示，粒子输送通道与整流通道段B方向相同地设置以使得粒子流动的方向与整流通道段B的鞘液流动的方向相同。如此设置使鞘液与粒子在聚焦通道段C进行汇合时，避免鞘液与粒子相互之间发生扰流，从而保证鞘液的流动稳定性以更好地包裹粒子使粒子形成稳定的层流，便于拍摄。
具体在本实施例中，如图2和图3所示，第一支路与第二支路对称设置于粒子输送通道的两侧。
优选地，第一支路A1包括第一上游分段和第一下游分段，鞘液从第一上游分段流向第一下游分段，在鞘液的流动方向上，第一上游分段与整流通道段方向相同地设置，第一下游分段逐渐靠近整流通道段形成第一支路A1的汇流段；和/或，第二支路A2包括第二上游分段和第二下游分段，鞘液从第二上游分段流向第二下游分段，在鞘液的流动方向上，第二上游分段与整流通道段方向相同地设置，第二下游分段逐渐靠近整流通道段形成第二支路A2的汇流段。
具体在本实施例中，如图2所示，整流通道段竖直设置，第一支路A1的第一上游分段竖直设置，第一下游分段相对于第一上游分段形成斜通道。第二支路A2的设置与第一支路A1相同。
优选地，第一支路A1的汇流段与第二支路A2的汇流段之间的夹角为20°-120°，也就是第一下游分段与第二下游分段之间的夹角为20°-120°。具体在本实施例中，第一下游分段与第二下游分段之间的夹角为75.27°。
第一支路内的鞘液的流动速度等于或不等于第二支路内的鞘液的流动速度。
通过加大鞘液注入的压力可以使鞘液的流速增大，从而增大鞘液对样本流的挤压，形成的样本鞘流层越薄，越易于拍摄样本流中的粒子，
图8示出了本发明实施例的粒子鞘流成像装置在成像通道段形成的粒子流S。粒子流S的宽度H2为30μm。长度L2为2.3mm。粒子流S到第一侧壁的距离H1为76μm，粒子流到第二侧壁的距离H3为54μm。
在一个附图未示出的实施例中，汇流通道段可以包括两个以上的支路。
流体通道包括截面为方形的方体通道，方体通道包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，在鞘液的流动方向上，第一侧壁为平壁，第二侧壁的位于聚焦通道段C的部分逐渐靠近第一侧壁以使得聚焦通道段逐渐变窄而使鞘液对粒子形成聚焦。
优选地，第二侧壁包括向外侧凸出的光滑曲面。
如图5所示，在通道的横向方向上的不同位置处，鞘液的速度不同，中心位置速度最大，越靠近通道内壁，速度越小。因此，如图6所示，当粒子处于通道中心时，粒子周围的鞘液的速度基本相同，利于保证粒子平稳直线移动，粒子会在鞘液的带动下移动到成像通道段。如图7所示，当粒子偏离通道中心时，粒子周围的鞘液的速度不相等，粒子会发生翻滚，进而导致无法拍摄到粒子清晰的照片。
由于聚焦通道段C为非对称结构，第一侧壁附近的鞘液的流速较高，第二侧壁附近的鞘液流速较低，导致靠近第一侧壁的鞘液的流量较大，对靠近第二侧壁的鞘液产生一定的压迫，因此若粒子输出端设置于通道的中央的话，粒子会受到第一侧壁一侧的粒子的压迫而偏离通道的中央。在本实施例中，为了使粒子位于通道的中央，整流通道段B具有中分面，粒子输送通道和成像通道段D设置于整流通道段B的中分面的同一侧。
如图3所示，在本实施例中，粒子输送通道不位于整流通道段的中央，而是靠近第一侧壁设置。
为了减小鞘液从汇流通道段进入整流通道段因样本输送管的切割阻挡而产生的扰流，本实施例的整流通道段的长度大于聚焦通道段的长度。鞘液在整流通道段逐步形成较稳定的流速，再进入聚焦区与粒子进行汇合时已具有稳定的流速。
优选地，整流通道段的长度为21.7mm。
在一个附图未示出的实施例中，流体通道也可以为柱状。
粒子鞘流成像装置还包括设置于装置本体内的粒子输送管，粒子输送管的内腔形成粒子输送通道，粒子输送管为圆管。将粒子输送管设为圆管，圆管对鞘液流速产生的干扰小。
第一支路与第二支路的鞘液在整流通道段进行汇合。
如图4所示，本实施例的粒子鞘流成像装置还设置有排液管3。鞘液在包裹粒子形成层流在通过成像通道段完成成像后，通过与成像通道段连通的排液管3从粒子鞘流成像装置排出。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种粒子鞘流成像装置，其特征在于，包括装置本体(1)，所述装置本体(1)内设有中空的流体通道(Q)，所述流体通道(Q)在纵向方向上包括汇流通道段(A)、整流通道段(B)、聚焦通道段(C)和成像通道段(D)，所述装置本体(1)内还设有用于输送粒子的粒子输送通道且所述粒子输送通道具有向所述聚焦通道段(C)输出粒子的粒子输出端(E)，所述汇流通道段(A)包括位于所述粒子输出端的两侧且相互分隔的用于向所述整流通道段(B)输送鞘液的至少两个支路，所述整流通道段(B)的流通面积不变且在所述整流通道段(B)所述鞘液的流动方向不变，所述聚焦通道段(C)的流通面积逐渐减小以使鞘液对所述粒子进行聚焦并带动粒子进入成像通道段(D)进行成像，所述至少两个支路中每条支路包括在鞘液流动的方向上逐渐靠近所述粒子输送通道的汇流段；所述粒子输送通道与所述整流通道段(B)方向相同地设置以使得粒子流动的方向与所述整流通道段(B)的鞘液流动的方向相同；所述整流通道段(B)具有中分面，所述粒子输送通道和所述成像通道段(D)设置于所述整流通道段(B)的所述中分面的同一侧；所述至少两个支路为分别位于所述粒子输出端(E)的相对的两侧的第一支路(A1)和第二支路(A2)；所述第一支路(A1)与所述第二支路(A2)对称设置于所述粒子输送通道的两侧；所述第一支路(A1)包括第一上游分段和第一下游分段，鞘液从所述第一上游分段流向所述第一下游分段，在鞘液的流动方向上，所述第一上游分段与所述整流通道段方向相同地设置，所述第一下游分段逐渐靠近所述整流通道段形成所述第一支路(A1)的汇流段；和/或，所述第二支路(A2)包括第二上游分段和第二下游分段，鞘液从所述第二上游分段流向所述第二下游分段，在鞘液的流动方向上，所述第二上游分段与所述整流通道段方向相同地设置，所述第二下游分段逐渐靠近所述整流通道段形成所述第二支路(A2)的汇流段；所述第一支路(A1)的汇流段与所述第二支路(A2)的汇流段之间的夹角为20°-120°。
2.根据权利要求1所述的粒子鞘流成像装置，其特征在于，所述第一支路(A1)内的鞘液的流动速度等于所述第二支路(A2)内的鞘液的流动速度；或者，所述第一支路(A1)内的鞘液的流动速度不等于所述第二支路(A2)内的鞘液的流动速度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的粒子鞘流成像装置，其特征在于，所述流体通道包括截面为方形的方体通道，所述方体通道包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，在鞘液的流动方向上，所述第一侧壁为平壁，所述第二侧壁的位于所述聚焦通道段的部分逐渐靠近所述第一侧壁以使得所述聚焦通道段逐渐变窄而使鞘液对样本挤压形成层流。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的粒子鞘流成像装置，其特征在于，所述整流通道段(B)的长度大于所述聚焦通道段(C)的长度。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的粒子鞘流成像装置，其特征在于，所述粒子鞘流成像装置还包括设置于所述装置本体(1)内的粒子输送管(2)，所述粒子输送管(2)的内腔形成所述粒子输送通道，所述粒子输送管(2)为圆管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |