KR20220123461A - 유체역학적 포커싱 장치 - Google Patents

Abstract

바람직하게 마이크로유체역학 장치로 알려진, 유체역학적 포커싱 장치는 제1 유동 채널(4); 더 작은 제2 유동 채널(8), 제1 유동 채널(4) 및 제2 유동 채널(8)사이에 인 라인으로 연결된 엔벨로프 영역(12), 및 몸체(16) 및 샘플 유체 입구(18)을 포함하는 침니(18)를 포함하며, 샘플 유동 입구(18)는 바람직하게 경사진 벽(20)으로부터 연장되어 엔벨로프 영역(12)의 경계를 정하고 엔벨로프 영역(12)으로 연장된다. 몸체(16) 및 샘플 유체 입구(18)는 각각 바람직하게는 눈물 방울 형상으로 연장된 프로파일로 형성되어, 제1 유동 채널(4)을 대향하는 리딩 에지(28), 트레일링 에지(32)를 향해 상대적으로 테이퍼된 긴 에지(30a, 30b)를 가진다.

Description

유체역학적 포커싱 장치

본 발명은 유체역학적 포커싱 장치에 관한 것이다.

유동하는 샘플 유체 내의 단일 입자를 분석, 분류 또는 달리 취급하기 위한 필요성은 종종 샘플 유체가 정밀하고 균일한 유동으로 포커싱될 것을 요구한다. 이러한 포커싱은 전형적으로, 샘플 유체를 극도로 얇고 정밀하게 공간적으로 위치된 스트림 내로 둘러싸고 공간적으로 압축하는 시스 유체(sheath fluid)를 사용함으로써 달성된다. 유체역학적 포커싱 장치(hydrodynamic focusing device)는 전형적으로 2개의 주요 구성요소로 구성된다: 엔벨로프 영역(envelopment region)을 포함하는 제1 채널, 및 제2 채널, 전형적으로는 샘플 유체에 대한 측정이 수행되는 채널, 시스 유체(sheath fluid)는 제1 채널 내로 유동되고, 이 채널의 목적은, 엔벨로프 영역에서 샘플 유체 입구를 통해 시스 유체 내로 도입되는 제2 샘플 유체 유동을 둘러싸고(envelop)하고 포커싱하는 것이다. 이 제2 샘플 유체는 전형적으로, 측정될 인공 또는 생물학적 입자를 포함한다.

용적 시스 유체 유동은 체적 샘플 유체 유동보다 큰 크기 - 전형적으로는 30배임 - 이다. 시스 유체 유동은 제1 채널 내로 도입되고 샘플 유체 유동을 제2 채널 내로 포커싱하기 위해 사용된다. 제 2 채널은 제 1 채널에 비해 더 작은 단면을 가지며 전형적으로 0.2 x 0.2 mm의 영역에 있다. 이는 레이저 또는 다른 알려진 측정 모달리티(modality)가 제2 채널의 측정 영역에서 단일 파일로 샘플 액체 내에 유동하는 샘플 입자를 조사하도록 한다.

샘플 유체의 효과적인 포커싱을 달성하기 위해, 샘플 유체가 유동하는 시스 유체(sheath fluid)에 의해 완전히 둘러싸이게 되는 방식으로 샘플 유체 유동의 입구를 위치시키는 것이 중요하다. 이 문제를 해결하기 위한 고전적인 방법은 제1 채널의 엔벨로프 영역에서 시스 유체 유동과 동축으로 위치된 니들 입구를 통해 샘플 유체 유동을 도입하는 것이다. 그러나, 이 방법은 니들 치수에 따라 막히기 쉬울 수 있다. 또한 기계적 부품 간의 매우 정밀한 정렬을 요구한다. 게다가 경제적인 관점에서 보면 그러한 장치를 제조하기 위해 사출 성형, 적층 가공 또는 리소그래피와 같은 제조 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 샘플 유체 입구가 시스 유체 유동에 의해 완전히 둘러싸이게 하는 앞서 언급된 방법들로 기하 구조를 생성하는 것은 매우 어렵다.

고전적인 방법과 관련된 문제점을 다루는 유체역학적 포커싱 장치가 EP 1281059호에 기술되어 있다. 이 유체역학적 포커싱 장치는, 시스 유체의 유동 방향에 수직인 제1 채널의 엔벨로프 영역 내로 돌출하는 샘플 유체를 위한 스터브(stub) 또는 '침니(chimney)' 입구를 이용하여, 시스 유체가 유동함에 따라 침니로부터의 샘플 유체의 '플룸(plume)'이 하류를 제2 채널을 향해 이동시킬 것이다.

침니 설계를 사용하는 이점은 대부분 제조와 관련이 있는데, 그 이유는 설계가 네거티브 슬립 각도(negative slip angle)를 갖지 않고, 즉 돌출(overhang) 구조물을 갖지 않기 때문이다. 이는 다수의 비용 효율적인 제조 기술, 예를 들어, 사출 성형, 적층 제조 또는 리소그래피를 가능하게 한다. 그러나, 침니 자체는 시스 유동에 상당한 교란을 도입한다. 이는 결국, 측정 영역에서 포커싱된 샘플 유체의 형상에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 교란의 주요 원인은 침니 하류의 후류 효과이다. 후류 영역(wake region)에서의 유동 조건은 입구 침니로부터의 플룸을 넓히고 왜곡시키는 경향이 있을 것이며, 이는 예를 들어 샘플 유체 속도, 측정 레이저 조명 강도, 및 광학 포커스에서의 차이로 인해 측정 품질에 부정적인 영향을 미칠 것이다.

US 9784644호에 개시된 다른 유체역학적 포커싱 장치가 개발되어 왔다. 이 장치는 기본적으로 EP 1281059호에 기술된 장치의 침니를 샘플 유체 입구가 형성되는 특정 형상의 아일랜드로 대체한다. 아일랜드는 알려진 침니와 연관된 후류 효과가 감소되도록 형상화된다. 장치는 일반적으로 시스 액체를 운반하기 위한 제1 채널이 형성된 미세유체 칩; 엔벨로프 구역을 형성하기 위해 상기 제1 채널과 일렬로 있는 다이아몬드-형상 챔버; 상기 챔버와 동심으로 그리고 상기 챔버 내로 돌출한 중심 다이아몬드-형상 아일랜드, 상기 아일랜드는 시스 유체가 상기 채널로부터, 상기 챔버를 통해, 상기 아일랜드의 측면들 주위 및 상기 아일랜드의 상부 표면 위로 유동할 수 있도록 상기 챔버보다 작은 측 방향 및 수직 방향 치수(dimenstion)들을 가짐; 그 상부 표면에서 종결되는 아일랜드를 통한 샘플 유체 입구; 및 시스 유체 및 챔버로부터 둘러쌓이고 포커싱된 샘플 액체를 수용하고 제1 채널보다 더 작은 단면을 갖는 제2 채널을 포함한다. 따라서, 샘플 유체 입구를 통해 미세유체 장치 내로 도입되는 임의의 샘플 유체는 아일랜드의 상부 표면을 따라 하류로 운반되어, 샘플 유체 아래에 장벽을 형성하고, 시스 유체에 의해 측방향으로 구속된다. 샘플 유체가 아일랜드의 상부 표면으로부터 수평으로 유동함에 따라, 아일랜드 주위로 유동한 시스 유체의 일부는 샘플 유체를 아래로부터 구속하고, 샘플 유체는 유체역학적으로 포커싱된다.

그러나, 유동 조건에 따라, 샘플 유체 유동(sample fluid flow)이 아일랜드의 표면 위로 스미어 아웃(smear out)되어 예측할 수 없는 방식으로 왜곡될 위험이 있다. 더욱이, 샘플 유체 내의 입자는 아일랜드의 표면에서 포획될 수 있고, 이는 다시 샘플 유체의 예측할 수 없는 유동 특성을 초래할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 제1 유동 채널(flow channel); 상기 제1 유동 채널의 단면보다 작은 단면으로 치수화된 제2 유동 채널; 상기 제1 유동 채널과 상기 제2 유동 채널 사이에 인-라인으로 연결된 엔벨로프 영역; 및 몸체와 샘플 유체 입구(sample fluid inlet)를 포함하는 침니(chimney), - 상기 몸체는 상기 엔벨로프 영역의 벽으로부터 엔벨로프 영역 내로 연장되고, 상기 엔벨로프 영역보다 작은 측 방향 및 수직 치수를 가짐 - 를 포함하는 유체역학적 포커싱 장치가 제공되고; 상기 몸체 및 상기 샘플 유체 유입구는 각각 상기 제1 유동 채널과 대면하는 리딩 에지(leading edge) 및 서로 대향하고 트레일링 에지(trailing edge)를 향해 상대적으로 테이퍼진 긴 에지들을 갖는 연장된(elongate) 프로파일을 갖도록 형성된다.

침니의 보다 유체역학적으로 효율적인 형상은 임의의 후류 효과(wake effect)가 억제될 수 있다는 장점을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 침니는 약 30o° 이하의 트레일링 에지 각도(트레일링 에지에서 침니의 긴 에지에 대한 접선 사이에 형성된 각도임)로 구성된다. 이러한 구성에 의해, 후류 효과가 본질적으로 제거되거나, 또는 적어도 측정 가능하게 감소될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

엔벨로프 영역을 통한 유체 유동 방향에서 침니 몸체의 범위가 샘플 유체에 대한 지지체로서 작용하기에 불충분하기 때문에, 샘플 유체의 스미어링(smearing) 및 입자의 포획이 회피될 수 있다.

일부 실시예에서, 침니가 연장되는 플로어는 상향 시스 유동(upward sheath flow)이 엔벨로프된 샘플 유체의 형태(morphology)에 영향을 미치도록 선택된 리딩 에지의 중심으로부터 소정 거리(상류 또는 하류)에서 시작하는 경사를 갖는 제2 유동 채널을 향해 경사진다. 이 거리는 통상적으로 리딩 에지의 바로 상류의 위치에서 제1 유동 채널의 높이인 1.5배 이내, 일부 실시예에서는 0배이다. 이는 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체의 형태를 보다 용이하게 맞출 수 있는 이점을 갖는다.

일부 실시예에서, 제1 유동 채널, 제2 유동 채널 및 엔벨로프 영역은 미세유체 칩의 기판과 같은 기판의 일부로서 형성되고, 여기서 또한 제2 유동 채널의 측정 영역 아래의 기판 내의 위치에 렌즈가 형성되고, 렌즈는 기판의 광학적으로 투명한 재료 부분을 통해 측정 영역에 광학적으로 결합된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 유체역학적 포커싱 장치를 사용하여 샘플 유체를 유체역학적으로 포커싱하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 (i) 시스 유체(sheath fluid)를 제1 유동 채널을 통해 엔벨로프 영역 내로 스트리밍하는 단계; (ii) 샘플 유체가 침니를 떠날 때 시스 유체에 의해 유체역학적으로 포커싱되도록 침니의 샘플 유체 입구를 통해 엔벨로프 영역 내로 샘플 유체를 도입하는 단계; 및 (iii) 시스된, 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체를 엔벨로프 영역 밖으로 그리고 제2 유동 채널 내로 유동시키는 단계를 포함한다.

달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 방향들 및 치수들은 본 명세서에서 설명되는 채널들 또는 다른 특징들 및 이들 채널들 또는 이들 다른 특징들 내의 유동들에 대해 언급될 것이다. 따라서, "축", "유동-방향" 또는 "상류/하류"는 채널 또는 다른 특징부를 통한 유체 유동에 일반적으로 평행하거나 이와 일렬로 있는 방향을 지칭할 것이다. 용어 "바닥" 또는 "플로어"는, 사용시에, (예를 들어, 칩 기판에 형성된) 그 챔버 또는 특징부의 최저 내부 표면이도록 의도된 채널 또는 다른 특징부의 벽을 지칭할 것이다. 마찬가지로, "상부" 또는 "천장"은 사용시 챔버 또는 특징부의 가장 높은 내부 표면(예를 들어, 칩 기판 위에 도포된 층에 의해 형성된 장벽)이 되도록 의도된 채널 또는 다른 특징부의 벽을 지칭할 것이다. 용어 "위(over)"는 일반적으로 채널 또는 다른 특징부의 바닥으로부터 멀어지는 방향을 지칭할 것이다. 마찬가지로, "측 방향" 또는 "수평"은 일반적으로 채널 또는 다른 특징부(상부 또는 하부 벽이 아님)의 측벽을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 지칭할 것이다. 대응하는 용어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다. 일부 설명에서, 방향들 또는 치수들은 X, Y, 및 Z의 관점에서 추가적으로 또는 대안적으로 지칭될 수 있으며, 이들은 채널 또는 다른 특징부를 통한 유체 유동의 방향에 평행한 평면에 놓인 X 및 Y 방향들과 상호 직교 방향들이다.

본 발명의 예시적인 실시예가 첨부된 도면의 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 유체역학적 포커싱 장치의 일 실시예의 평면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 유체역학적 포커싱 장치의 실시예의 A-A를 따른 측면도를 도시한다.
그림 3은 (i) 후류 효과가 없는 샘플 유체의 포커싱 패턴; (ii) 엔벨로프 영역의 플로어의 경사를 이용하여 맞춤화된 포커싱 패턴; 및 (iii) 후류 효과를 갖는 포커싱 패턴을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 침니의 특정 설계 양태을 도시한다.

이제 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 유체역학적 포커싱 장치(2)의 예를 고려한다. 여기에서 유체역학적 포커싱 장치(2)는 시스 유체 유동(sheath fluid flow)(6)을 위한 제1 유동 채널(4); 샘플 유체 유동(10)을 위한 제2 유동 채널(8); 제1 유동 채널(4)과 제2 유동 채널(8) 사이에 일렬로 연결되고, 여기서 제1 유동 채널(4)과 일체인 엔벨로프 영역(12); 및 침니 몸체(16) 및 침니 몸체 내에 수용된 샘플 유체 입구(18)를 포함하는 침니(14)를 포함한다. 침니 몸체(16)는 엔벨로프 영역(12)의 벽(또는 바닥)(20)으로부터 엔벨로프 영역(12) 내로 연장하고, 엔벨로프 영역(12)의 측 방향 및 수직 치수보다 더 작은 측 방향('X' 및 'Y') 및 수직('Z') 치수로 구성된다. 샘플 유체 입구(18)는 엔벨로프 영역(12) 내의 제1 단부(22)에서 종결되고, 여기서 몸체(16)의 단부와 일치하고, 대향 단부(24)에서 샘플 유체 유동(26)에 연결된다.

침니 몸체(16) 및 샘플 유체 입구(18)는 실질적으로 동심이며, 제1 유동 채널(4)로부터 제2 유동 채널(8)로 엔벨로프 영역(12)을 통해 유체 유동의 일반적인 방향에 평행한 평면에서 일반적으로 연장된 프로파일을 갖는 침니(14)를 함께 형성한다. 본 실시예의 침니(14)는 라운드된 노즈 즉 '리딩 에지'(28)를 구비하고, 대체로 대향하는 긴 에지(30a, 30b)를 따라 테이퍼져서 더 좁은 테일, 즉 '트레일링 에지'(32)를 형성한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 침니 몸체(16) 및 샘플 유체 입구(18)는 모두 대칭적인 눈물 방울 형상(teardrop-shaped)이고, 엔벨로프 영역(12)의 대향하는 벽(34, 36) 사이의 중심에서 플로어(2)로부터 연장된다. 이러한 눈물 방울-형상은 특히 유체역학적으로 효율적이지만, 침니(14)의 다른 유체역학적으로 효율적인 형상들이 이들이 전술된 일반적인 형태에 부합한다면 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 일부 실시예에서, 긴 에지(30a, 30b) 중 하나 또는 둘 모두는 만곡될 수 있고, 일부 실시예에서 눈물 방울 형상은 비대칭이다. 일부 실시예에서, 침니 몸체는 제1 유동 채널(4)로부터 제2 유동 채널(8)을 향하는 시스 유체 유동(6)의 방향에서 수직에 대해 경사질 수 있다. 이는 이러한 샘플 유체 유동(26)의 엔벨로프를 용이하게 하는 시스 유체 유동(6)의 방향으로의 샘플 유체 유동(26)의 벡터 성분을 제공한다.

시스 유체 유동(6)이 침니(14)의 리딩 에지(28)와 만날 때, 리딩 에지(28)에 의해 유동(6i, 6ii, 6ii)으로 분할되고, 유동(6i)은 침니(14)의 긴 에지(30a)와 엔벨로프 영역(12)의 대향 벽(34) 사이의 유동 경로를 따라 침니 주위를 통과하고; 유동(6ii)은 침니(14)의 긴 에지(30b)와 엔벨로프 영역(12)의 대향 벽(36) 사이의 유동 경로를 따라 침니 주위를 통과하고; 유동(6iii)은 샘플 유체 입구(18)의 제1 단부(22)와 침니 몸체(16)가 연장되는 벽(20)(또는 플로어)에 대체로 대향하는 엔벨로프 영역(12)의 커버(46)(또는 천장) 사이의 유동 경로를 따른다. 엔벨로프 영역(12)을 통해 시스 유체(6)의 동시 유동 동안 심플 유체 입구(18)의 단부(22)에서 샘플 유체 입구(18)를 빠져나가는 샘플 유체 유동(26)은 트레일링 에지(32) 이후에, 제2 유동 채널(8)을 향한 방향으로 유체역학적으로 포커싱된 시스 샘플 유체 유동(10)으로서 이동하도록 시스 유체(6)에 의해 엔벨로프된다.

침니(14)의 하류에 있는 임의의 후류 효과는 샘플 유체 입구(18)를 빠져나가는 샘플 유체의 플룸(plume)을 넓히고 왜곡시키는 경향이 있으며 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체의 형상에 부정적인 영향을 미친다. 이는 공지된 구성의 침니에 관한 도 3 (iii)에 예시되어 있다. 본 발명의 보다 유체역학적으로 효율적인 침니 형상을 채용함으로써, 이 후류 효과는 억제될 수 있다. 특히, 침니(14)를 약 30°(도 4 참조) 미만의 트레일링 에지 각도(

)로 구성함으로써, 임의의 후류 효과가, 존재할 때, 본질적으로 제거되고, 도 3(i)에 도시된 바와 같이, 대체로 원형 형상의 유체역학적으로 포커싱된 샘플 스트림이 생성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트레일링 에지 각도(

)는 그 트레일링 에지(32)에서 침니 몸체(16)의 각각의 긴 에지(30a, b)에 대한 접선(도면에서 점선 구성) 사이에 형성된 각도이다. 양 긴 에지(30a, b)가 직선 에지인 본 실시예에서, 접선은 이들 에지(30a, b)에 평행할 것이다.

유용하게는, 침니(14)의 긴 에지(30a, 30b)에 부분적으로 대향하는 엔벨로프 영역(12)의 벽(34, 36)은 제2 유동 채널(8)에 대한 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체(26)의 위치설정을 보조하기 위해 제2 유동 채널(8)을 향해 테이퍼링된다. 침니 몸체(16)가 연장되는 벽(20)은 또한 이러한 위치설정을 보조하기 위해 테이퍼링될 수 있고, 즉 경사질 수 있다.

벽(20)의 경사면의 시작이 침니(14)(도 4 참조)의 가까운 부근에 있는 경우에 특히 유용하다는 것이 밝혀졌다. 침니 몸체(16)가 연장되는 벽(20)의 경사가 이러한 가까운 부근에서 시작할 때, 트레일링 에지(32) 직후의 상향 시스 유동 방향이 시스되고, 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체의 형태에 영향을 미칠 것이고, 특정 용도에 적합하도록 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체의 형태를 보다 잘 조정하기 위해 침니(14)의 형태의 선택과 조합하여 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 샘플 유체 유동(26) 내의 입자들이 제2 유동 채널(8)의 측정 영역(38)에서 레이저를 사용하여 측정될 수 있다. 종종, 레이저로부터의 조명은 유동 방향('X' 방향)에 수직인 방향('Y'방향)으로좁은 공간 세기 분포를 가질 것이다. 전술한 바와 같이 시작하도록 플로어(20)의 경사를 배열함으로써, 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체는 도 3(ii)에 도시된 바와 같이 'Y' 방향으로 비교적 감소된 치수로 포커싱될 수 있다. 예를 들어, Siemens Star™, CCM+ 또는 COMSOL Multiphysics™과 같은 적절한 유체 동적 시뮬레이션 소프트웨어 사용하는 경우, 침니(14)에 대한 경사면의 시작 위치를 변화시키는 효과가 쉽게 모델링될 수 있고, 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체의 형태에 관한 효과가 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 침니(14)의 리딩 에지(28)의 중심(C)으로부터의 거리가 침니(14)의 리딩 에지(28)의 바로 상류에 있는 제1 유동 채널(4)의 높이(h)의 약 3배 미만, 바람직하게는 약 1.5배 이내, 특히 1배 미만으로 경사면을 시작하는 것이 특히 유리하다는 것이 밝혀졌다.

일부 실시예에서, 렌즈(40)는 유체역학적 포커싱 장치(2)와 일체로 제공될 수 있다. 렌즈(40)는 1차 포커싱 렌즈로서 또는 2차 렌즈로서 사용될 수 있다. 2차 렌즈는 집광을 향상시키기 위한 목적으로만 사용되며 유체역학적 포커싱 장치(2) 외부에 1차 포커싱 렌즈(도시되지 않음)를 필요로 한다. 1차 렌즈로서 일체형 렌즈(40)를 사용하는 이점은 i) 외부 포커싱 렌즈의 비용을 절약하고 ii) 공기 중의 굴절(refraction)을 상쇄하여 집광을 향상시키는 것을 포함한다. 2차 렌즈로서 일체형 렌즈(40)를 사용하는 이점은 주 렌즈 설계 특징부를 외부 1차 포커싱 렌즈에 남겨두면서 공기 중의 굴절을 상쇄함으로써 집광의 향상이다. 2차 렌즈로 사용될 때 굴절이 상쇄되도록 하기 위해, 렌즈(40)는 중심을 대략 제2 유동 채널(8)의 중간에서 갖는 반구 형상을 가져야 한다. 이는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 두 용도 모두 광 정렬과 관련하여 공통적인 이점이 있고: 이는 렌즈(40)와 제2 유동 채널(8) 사이의 거리가 영구적으로 고정되기 때문에 용이하다.

유용하게도, 도 1 및 도 2의 실시예에 도시된 바와 같이, 유체역학적 포커싱 장치(2)는 반도체 칩 제조자, 예를 들어, 사출 성형, 적층 제조, 마이크로-가공 또는 리소그래피에 흔히 사용되는 종래의 제조 기술 및 적용된 별도의 커버(46)를 사용하여 마이크로유체 칩의 기판(42) 상에 또는 기판 내에 형성될 수 있다. 렌즈(40)는 그 후 측정 영역(38) 바로 아래의 기판(42)의 일부로서 형성될 수 있다. 측정 영역(38)과 렌즈(40) 사이의 기판(44)의 일부는 광학적으로 투명한 재료를 사용하여 제조되어, 렌즈(40)는 이에 의해 측정 영역(38)의 적어도 한 섹션에 광학적으로 결합된다.

Claims (10)

1. 제1 유동 채널(4);
   상기 제1 유동 채널(4)의 단면보다 작은 단면으로 치수 설정된 제2 유동 채널(8);
   상기 제1 유동 채널(4)과 상기 제2 유동 채널(8) 사이에 인 라인(in-line)으로 연결된 엔벨로프 영역(12);
   및 몸체(16) 및 샘플 유체 입구(18)를 포함하는 침니(14) - 상기 몸체(16)는 상기 엔벨로프 영역(12)의 벽(20)으로부터 상기 엔벨로프 영역(12) 내로 연장하고 상기 엔벨로프 영역(12)보다 작은 측 방향(X, Y) 및 수직(Z) 치수를 가짐 -;를 포함하는 유체역학적 포커싱 장치(2)로,
   상기 몸체(16) 및 상기 샘플 유체 입구(18) 각각은 연장된 프로파일을 갖도록 형성되고, 상기 제1 유동 채널(4)을 대향하는 리딩 에지(28); 마주보는 트레일링 에지(32); 및 상기 트레일링 에지(32)와 상기 리딩 에지(28)을 연결하고 상기 트레일링 에지(32)를 향해 상대적으로 테이퍼되는 긴 에지(30a, 30b)를 가지는,
   유체역학적 포커싱 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(16) 및 상기 샘플 유체 입구(18) 둘 모두의 연장된 프로파일은 눈물 방울 형상(teardrop shape)인, 유체역학적 포커싱 장치(2).
3. 제2항에 있어서,
   상기 눈물 방울 형상은 대칭적인 눈물 방울 형상인, 유체역학적 포커싱 장치(2).
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(16)는 트레일링 에지 각(

   

   )이 30도 이하로 형성되는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(16)가 연장되는 상기 벽(20)이 상기 제2 유동 채널(8)을 향해 경사지고, 이 경사면은 상기 엔벨로프 영역(12)에서 시스 유체의 상향 유동을 생성하도록 선택되는 상기 침니(14)에 대한 위치에서 시작하여 시스되고 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체 유동(10)의 형태에 영향을 미치는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
6. 제5항에 있어서,
   상기 몸체(16)가 연장되는 상기 벽(20)의 경사면은 상기 리딩 에지(28)의 중심(C)으로부터 상기 리딩 에지(28)의 바로 상류에서 상기 제1 유동 채널(4)의 높이(h)의 약 3배 이내, 특히 약 1.5배 이내의 거리에서 시작되는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
7. 제6항에 있어서,
   상기 몸체(16)가 연장되는 상기 벽체(20)의 경사면은 상기 리딩 에지(28)의 상기 중심(C)에서 시작하는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 몸체(16)가 연장되는 상기 벽(20)의 경사면은 상기 침니(14)의 상류에서 시작하는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1유동 채널(4); 상기 제2 유동 채널(8); 상기 엔벨로프 영역(12) 및 유동 채널 침니(14)는 기판(42)의 일부로서 형성되며, 기판(42)의 일부에는 상기 제2 유동 채널(8)의 측정 영역(38) 아래의 상기 기판 내의 위치에 렌즈(40)가 또한 형성되고, 상기 렌즈(40)는 상기 기판(42)의 광학적으로 투명한 재료 부분(44)을 통해 상기 측정 영역(38)에 광학적으로 결합되는, 유체역학적 포커싱 장치(2).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 유체역학적 포커싱 장치(2)를 사용하여 샘플 유체를 유체역학적으로 포커싱하는 방법으로서, 상기 방법은
    (i) 시스 유체(6)를 상기 제1 유동 채널(4)을 통해 상기 엔벨로프 영역(12) 내로 스트리밍하는 단계;
    (ii) 샘플 유체(26)가 침니를 떠날 때 상기 시스 유체(6)에 의해 유체역학적으로 포커싱되도록 상기 엔벨로프 영역(12)에 위치된 상기 침니(14)의 상기 샘플 유체 입구(18)의 상기 단부(22)를 통해 상기 엔벨로프 영역(12) 내로 상기 샘플 유체(26)를 도입하는 단계; 및
    (iii) 시스된(sheathed), 유체역학적으로 포커싱된 샘플 유체(10)를 상기 엔벨로프 영역(12) 밖으로 그리고 상기 제2 유동 채널(8) 내로 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.

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