CN217940219U - 一种微流控鞘流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微流控技术领域，更具体地，涉及一种微流控鞘流器，包括鞘流器主体，所述鞘流器主体包括依次相连通的流入区、汇合区、稳流区；所述汇合区内设有汇合腔，所述流入区、稳流区均与汇合腔相连通，所述汇合腔的截面积从靠近所述流入区一端至靠近所述稳流区一端逐渐减小。本实用新型操作方便，能够实现三维水动力聚焦，具有良好的鞘流效果。

Description

一种微流控鞘流器

技术领域

本实用新型涉及微流控技术领域，更具体地，涉及一种微流控鞘流器。

背景技术

水动力聚焦技术广泛应用于单颗粒的流动控制、液滴的制备等。其原理是利用流体之间的不同流速产生的压力差，对待测的目标流体进行挤压，减小流体流动的横截面，从而实现对流体的聚焦控制。流体的水动力聚焦对于微流控科学家来说是一个强大的应用工具，其可应用于多种领域，如微流体混合、分离、细胞分析、流式细胞术、扩散控制化学反应及微细加工等。鞘流器是一种可产生水动力聚焦效果的装置，当向鞘流器中并排注入不同流速的流体时，流体在不同层流压力差的作用下就会发生流体动力学聚焦现象。

现有技术公开了一种用于流体快速混合及检测的微流控芯片，由盖片层和载片组成，盖片层开设有加液区、流体混合微通道、入射光纤、导出光纤或微型检测器、流体检测区和液体排液区；样本液与检测试剂同时由加液区进入微通道，在流体混合微通道中进行充分混合并发生化学反应，后进入流体检测区；特定波长的检测用光波由入射光纤引入流体检测区，经溶液吸收后，由导出光纤导出或由微型检测器直接进行分析，实现对流体的分析与检测，经检测后的流体由液体排出区流出微流体芯片；本发明的微流控芯片可以高通量、高效率地实现流体的混合及检测，具有结构简单、操作方便、低能耗、无污染、成本低、便携、易推广等优点。

但上述方案的鞘流效果不佳，不利于流体混合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微流控鞘流器，操作方便，能够实现三维水动力聚焦，具有良好的鞘流效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种微流控鞘流器，包括鞘流器主体，所述鞘流器主体包括依次相连通的流入区、汇合区、稳流区；所述汇合区内设有汇合腔，所述流入区、稳流区均与汇合腔相连通，所述汇合腔的截面积从靠近所述流入区一端至靠近所述稳流区一端逐渐减小。

本实用新型为一种微流控鞘流器，流入区用于样本液以及鞘液的流入，随后样本液、鞘液在汇合腔中进行汇合，汇合腔的截面积从靠近流入区一端至靠近稳流区一端逐渐减小的设置，能够实现三维水动力聚焦；完成汇合的流体最后进入稳流区得到稳流。

优选地，所述流入区内设有用于样本液流入的第一流道、用于鞘液流入的第二流道，所述第二流道弯曲设置；所述第一流道的一端与汇合腔相连通，另一端与外界相连通；所述第二流道的一端与汇合腔相连通，另一端与外界相连通。弯曲设置的第二流道能够具有良好的鞘流效果。

优选地，所述第二流道设置有多个，多个第二流道以所述第一流道中心对称设置。该设置使得鞘液能够在样本液的外围流动，当流体进入汇合腔时，外围的鞘液能够向中间产生压力并作用于样本液，形成鞘流效果。

优选地，所述第二流道呈蛇形蜿蜒设置。

优选地，所述第一流道、第二流道、汇合腔的内壁均为光滑面。光滑面的设置能够减小流体阻力。

优选地，所述稳流区内设有用于液体稳流的第三流道，所述第三流道的一端与汇合腔相连通，另一端与外界相连通。

优选地，所述第三流道的内壁为光滑面。光滑面的设置能够减小流体阻力。

优选地，所述微流控鞘流器还包括设于所述稳流区外壁上的观察区。

优选地，所述观察区位于所述稳流区上远离所述汇合区的一端，所述观察区为透明可视窗口。

优选地，所述微流控鞘流器还包括设于所述稳流区上的观察区，所述观察区位于远离所述汇合区的一端。

优选地，所述观察区为设于所述稳流区上的可视窗口。

优选地，所述微流控鞘流器还包括分别与所述第一流道、第二流道相连通的第一注射结构、第二注射结构；其中，所述第二注射结构包括第二导管、第二注射器，所述第二导管的两端分别与第二注射器、第二流道连接且相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型为一种微流控鞘流器，流入区用于样本液以及鞘液的流入，随后样本液、鞘液在汇合腔中进行汇合，汇合腔的截面积从靠近流入区一端至靠近稳流区一端逐渐减小的设置，能够实现三维水动力聚焦；完成汇合的流体最后进入稳流区得到稳流。

附图说明

图1为本实用新型一种微流控鞘流器实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型一种微流控鞘流器的内部结构示意图；

图3为本实用新型一种微流控鞘流器底部视角的结构示意图；

图4为本实用新型一种微流控鞘流器实施例2的结构示意图；

图5为本实用新型一种微流控鞘流器实施例3的结构示意图。

图示标记说明如下：

1-鞘流器主体，11-流入区，111-第一流道，1111-流道出口，112-第二流道，1121-第一直线段，1122-蛇形段，1123-第二直线段，12-汇合区，121-汇合腔，13-稳流区，131-第三流道，14-观察区，2-第一注射结构，21-第一导管，22-第一注射器，3-第二注射结构，31-第二导管，32-第二注射器，4-第一密封件，5-第二密封件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例1

如图1至图3所示为本实用新型一种微流控鞘流器的第一实施例，包括鞘流器主体1，鞘流器主体1包括依次相连通的流入区11、汇合区12、稳流区13；汇合区12内设有汇合腔121，流入区11、稳流区13均与汇合腔121相连通，汇合腔的截面积从靠近流入区11一端至靠近稳流区13一端逐渐减小。

流入区11用于样本液以及鞘液的流入，随后样本液、鞘液在汇合腔121中进行汇合，汇合腔121的截面积从靠近流入区一端至靠近稳流区一端逐渐减小的设置，能够实现三维水动力聚焦；完成汇合的流体最后进入稳流区13得到稳流。

如图1和图2所示，汇合腔121的内壁为光滑面，光滑面的设置能够减小流体阻力。本实施例中，汇合腔121的结构为楔形结构，流入区11与楔形结构的宽口一端相连通，稳流区13与楔形结构的窄口一端相连通。具体地，楔形结构的宽口截面为8mm*8mm的正方形结构，楔形结构的窄口截面为1.6mm*1.6mm的正方形结构。

如图1至图3所示，流入区11内设有用于样本液流入的第一流道111、用于鞘液流入的第二流道112，第二流道112呈蛇形蜿蜒设置，第一流道111、第二流道112均与汇合腔121相连通。如图3所示，第二流道112设置有多个，多个第二流道112以第一流道111中心对称设置；本实施例中设置有四个第二流道112，四个第二流道112环绕第一流道111设置。鞘液和样本液分别在第二流道、第一流道内流动，由于流道曲直不同，鞘液、样本液具有不同的流速；鞘液、样本液在不同的流速作用下具有不同的流体压力差，且鞘液在样本液的外围流动，当流体进入汇合腔121时，外围的鞘液能够向中间产生压力并作用于样本液，形成鞘流效果。具体地，第一流道111、第二流道112均与楔形结构的宽口一端相连通。

具体地，第二流道112包括依次连接且相连通的第一直线段1121、蛇形段1122、第二直线段1123，且第一直线段1121与外界相连通，第二直线段1123与12汇合区相连通。为了进一步保障鞘流效果，蛇形段1122具有至少三个弯曲段。本实施例中第二流道112的内壁为光滑面，光滑面的设置能够减小流体阻力。还有，第二流道112的截面为矩形结构，作为优选，本实施例中第二流道112的截面为1mm*1mm的正方形结构。

如图1和图2所示，本实施例中第一流道111为第一直段流道，第一直段流道设于流入区11的中部位置，第一直段流道的一端与外界相连通，另一端与汇合区12相连通。本实施例中第一流道111的内壁为光滑面，光滑面的设置能够减小流体阻力。还有，第一流道111的流道出口1111伸入汇合区12内；第一流道111的截面为圆形结构，圆形结构的直径为0.6mm。

还有，如图1和图2所示，稳流区13内设有用于液体稳流的第三流道131，第三流道131的一端与汇合腔121相连通，另一端与外界相连通。本实施例中第三流道131为第二直段流道，第二直段流道的一端与汇合腔121相连通，另一端与外界相连通。具体地，第二直段流道与楔形结构的窄口一端相连通。还有，第三流道131的内壁为光滑面。

需要说明的是，流入区11、汇合区12、稳流区13可一体成型设置。

实施例2

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，如图4所示，本实施例中微流控鞘流器还包括设于稳流区13外壁上的观察区14。本实施例中观察区14位于稳流区13上远离汇合区12的一端，观察区14为透明可视窗口，透明可视窗口能够用于观察第三流道131内的流体混合情况。

需要说明的是，透明可视窗口还可以在稳流区13外壁上沿稳流区13的流动方向设置，能够用于观察进入第三流道131内的流体混合情况。

实施例3

本实施例与实施例1或2类似，所不同之处在于，如图5所示，本实施例中微流控鞘流器还包括分别与第一流道111、第二流道112相连通的第一注射结构2、第二注射结构3。

其中，第二注射结构3包括第二导管31、第二注射器32，第二导管31的两端分别与第二注射器32、第二流道112连接且相连通。本实施例中第二注射器32能够用于装载鞘液或检测溶液；第二导管31为多通管，多通管的设置使得第二注射器32能够同时向多个第二流道112注入流体。具体地，当流入区11内设置有四个第二流道112时，第二导管31为四通管，第二注射器32与四通管的主管段密封连接且相连通，四通管的四个分管段分别与四个第二流道112密封连接且相连通。

还有，如图5所示，第一注射结构2与第二注射结构3类似，第一注射结构2包括第一导管21、第一注射器22，第一注射器22通过第一导管21与第一流道111密封连接且相连通。本实施例中第一注射器22能够用于装载样本液或检测溶液。

为了进一步提高密封性，第二注射器32与第二导管31之间、第一注射器22与第一导管21之间均设置有第一密封件4；第二导管31与第二流道112之间、第一导管21与第一流道111之间均设置有第二密封件5。第一密封件4、第二密封件5的设置能够提高微流控鞘流器的密封性能。具体地，第一密封件4为注射器密封圈，注射器密封圈套接于第一导管21的第一端、第二导管31的第一端上，注射器密封圈上环绕设置有密封唇。第二密封件5为密封圈，密封圈套接于第一导管21的第二端、第二导管31的第二端上。

使用时，将微流控鞘流器如图1或图5所示方向进行放置，并将第一导管21、第二导管31分别与第一流道111、第二流道112相连接；接着分别向第一注射器22、第二注射器32中注入样本液、鞘液，然后将第一注射器22、第二注射器32分别插入第一导管21、第二导管31的第一密封件4处；按压第一注射器22、第二注射器32，使样本液被推入第一导管21，并流经第一流道111进入汇合腔，与此同时，鞘液被推入第二导管31，并流经第二流道112进入汇合腔，鞘液以及样本液得以在汇合腔内进行汇合，最后流动至第三流道131进行稳流混合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控鞘流器，其特征在于，包括鞘流器主体(1)，所述鞘流器主体(1)包括依次相连通的流入区(11)、汇合区(12)、稳流区(13)；所述汇合区(12)内设有汇合腔(121)，所述流入区(11)、稳流区(13)均与汇合腔(121)相连通，所述汇合腔(121)的截面积从靠近所述流入区(11)一端至靠近所述稳流区(13)一端逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述流入区(11)内设有用于样本液流入的第一流道(111)、用于鞘液流入的第二流道(112)，所述第二流道(112)弯曲设置，所述第一流道(111)、第二流道(112)均与汇合腔(121)相连通。

3.根据权利要求2所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述第二流道(112)设置有多个，多个第二流道(112)以所述第一流道(111)中心对称设置。

4.根据权利要求2所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述第二流道(112)呈蛇形蜿蜒设置。

5.根据权利要求2所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述第一流道(111)、第二流道(112)、汇合腔(121)的内壁均为光滑面。

6.根据权利要求1所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述稳流区(13)内设有用于液体稳流的第三流道(131)，所述第三流道(131)的一端与汇合腔(121)相连通，另一端与外界相连通。

7.根据权利要求6所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述第三流道(131)的内壁为光滑面。

8.根据权利要求1至7任一项所述的微流控鞘流器，其特征在于，还包括设于所述稳流区(13)外壁上的观察区(14)。

9.根据权利要求8所述的微流控鞘流器，其特征在于，所述观察区(14)位于所述稳流区(13)上远离所述汇合区(12)的一端，所述观察区(14)为透明可视窗口。

10.根据权利要求2至5任一项所述的微流控鞘流器，其特征在于，还包括分别与所述第一流道(111)、第二流道(112)相连通的第一注射结构(2)、第二注射结构(3)；其中，所述第二注射结构(3)包括第二导管(31)、第二注射器(32)，所述第二导管(31)的两端分别与第二注射器(32)、第二流道(112) 连接且相连通。

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