RU2820525C1 - Кювет с гидродинамической фокусировкой для проточного анализа - Google Patents
Кювет с гидродинамической фокусировкой для проточного анализа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820525C1 RU2820525C1 RU2023125643A RU2023125643A RU2820525C1 RU 2820525 C1 RU2820525 C1 RU 2820525C1 RU 2023125643 A RU2023125643 A RU 2023125643A RU 2023125643 A RU2023125643 A RU 2023125643A RU 2820525 C1 RU2820525 C1 RU 2820525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cuvette
- flow
- liquid
- channel
- focusing
- Prior art date
Links
- 238000009652 hydrodynamic focusing Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 title abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 7
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 7
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к проточным анализаторам, например, цитометрам, где требуется выстроить клетки или частицы в линию по одной для последующей детекции и определения параметров каждой детектируемой клетки или частицы. Гидрофокусирующая кювета состоит из двух частей. Часть первая - узел подготовки гидродинамической фокусировки, в котором производится подключение потоков жидкостей. Часть вторая - собственно кювета, в теле которой сформированы зона фокусировки жидкостей и зона детекции. Поток фокусируемой жидкости движется окруженный со всех сторон обжимающей жидкостью в центре канала. Далее за счет сужения канала в кювете конусом диаметр потока и обжимающей и фокусируемой жидкости уменьшается и после сужения канала поток фокусируемой жидкости внутри потока обжимающей жидкости входит в канал детекции. Через окно для оптического доступа к зоне детекции кюветы проводятся необходимые измерения параметров клеток или частиц, которые находятся внутри фокусируемой жидкости. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к проточным анализаторам, например, цитометрам, где требуется выстроить клетки или частицы в линию по одной для последующей детекции и определения параметров каждой детектируемой клетки или частицы.
В научной литературе (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/ PMC3631262/) представлены гидрофокусирующие кюветы из ПДМС, использующиеся в проточной цитометрии.
Также известна трехмерная (3D) гидродинамическая фокусировка с использованием микрофлюидного устройства (S8941826B2, опубл. 27.01.2015). Гидрофокусировка в описанных в литературе ПДМС чипах производится в двух плоскостях. В плоскости основания чипа гидрофокусировка осуществляется с помощью двух потоков обжимающей жидкости с обоих сторон от фокусируемого потока. В вертикальной плоскости гидрофокусировка может производится за счет инерционных потоков в искривленных каналах (поток Дина). Параметры, при которых происходит оптимальная фокусировка в искривленном канале, зависят от радиуса кривизны канала, его длины и скорости потока жидкости, что ограничивает диапазон возможных скоростей движения частиц, и, следовательно, скорости детекции исследуемых частиц и производительности всего биоаналитического устройства.
В других случаях (https://www.researchgate.net/publication /228868472_Three-dimensional_hydrodynamic_focusing_in_two-layer_ polydimethylsiloxane_PDMS_microchannels) для гидродинамической фокусировки в вертикальной плоскости в чипах используются двухуровневые ПДМС отливки, которые более сложны в изготовлении, чем одноуровневые: нужно точно совместить слои относительно друг друга.
В рассмотренных гидрофокусирующих кюветах из ПДМС фокусировка исследуемого потока жидкости происходит последовательно в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной), что приводит к увеличению геометрических размеров области фокусировки в длину. Кроме того коммерчески производимые гидрофокусирующие кюветы изготавливают из стекла или кварца. Стоимость комплекта кюветы из стекла с системой гидрофокусировки может составлять 7999 долларов США.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение арсенала технических средств гидрофокусирующих кювет из ПДМС и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что кювета с гидродинамической фокусировкой включает узел подготовки гидродинамической фокусировки и кювету, причем узел подготовки гидродинамической фокусировки состоит из входной трубки для подачи обжимающей жидкости, герметизирующей септы, капилляра или иглы для подачи фокусируемого потока, крышки, а кювета состоит из зоны фокусировки жидкостей и зоны детекции. При этом зона фокусировки жидкостей представляет собой конус.Зона детекции представляет собой канал диаметром 300 - 320 мкм.
Изобретение поясняется графически: Фиг. 1 Вид узла для подготовки гидрофокусировки в продольном разрезе; Фиг. 2 Вид узла для подготовки гидрофокусировки спереди в разрезе по середине трубки для подачи обжимающей жидкости; Фиг. 3 Схема потоков в собранной кювете (оранжевые стрелки - фокусируемая жидкость с образцом частиц, синие стрелки - обжимающая жидкость); Фиг. 4 Основание держателя гидрофокусирующей кюветы; Фиг. 5 Крышка держателя гидрофокусирующей кюветы; Фиг. 6 Собранная гидрофокусирующая кювета в держателе; Фиг. 7 Демонстрация гидродинамической фокусировки красителя в канале кюветы.
Гидрофокусирующая кювета состоит из двух частей. Часть первая - узел подготовки гидродинамической фокусировки, в котором производится подключение потоков жидкостей (фиг.1). Часть вторая - собственно кювета, в теле которой сформированы зона фокусировки жидкостей и зона детекции (фиг.3).
Узел подготовки гидродинамической фокусировки состоит из входной трубки 1 для подачи обжимающей жидкости, герметизирующей септы 2, капилляра или иглы 3 для подачи фокусируемого потока, крышки узла для подготовки гидрофокусировки 4. Входная трубка для обжимающей жидкости 1 сделана под углом для более равномерного распределения обжимающей жидкости в объеме узла подготовки гидрофокусировки.
Кювета для детекции из ПДМС включает в себя зону соединения 5 узла для подготовки гидрофокусировки с частью кюветы для детекции, конус 6 для сужения диаметра потока фокусируемой жидкости, канал 7 для детекции потока фокусируемой жидкости, выходное отверстие 8 для жидкостей.
Гидрофокусирующая кювета помещается в держатель, состоящий из основания 9 (Фиг. 4) и крышки 10 (Фиг. 5). Держатель предназначен для защиты кюветы от механических повреждений. В основании и крышке держателя имеются углубления 11 для узла подготовки гидрофокусировки и окна 12 для оптического доступа к зоне детекции гидрофокусирующей кюветы. В основании 9 держателя гидрофокусирующей кюветы выполнено углубление 13 для части кюветы с зоной детекции, в крышке 10 имеется выступ 14 для фиксации части кюветы с зоной детекции.
Для использования кюветы узел подготовки гидрофокусировки и кюветы для детекции из ПДМС устанавливают в основание держателя 9 и закрывают крышкой 10. К узлу подготовки гидрофокусировки к входной трубке 1 подключается входной интерфейс для обжимающей жидкости, к капилляру или игле 3 подключается входной интерфейс для фокусируемой жидкости с образцом частиц. Выходной интерфейс для отвода жидкости подключается к выходному отверстию 8.
Работа гидрофокусирующей кюветы состоит в следующем: обжимающая жидкость подается через входную трубку 1 для обжимающей жидкости и заполняет весь объем узла для подготовки гидрофокусировки, фокусируемая жидкость подается через капилляр или иглу 3 в центр потока обжимающей жидкости, в зоне соединения 5 узла подготовки гидрофокусировки и части кюветы для детекции. Таким образом поток фокусируемой жидкости движется окруженный со всех сторон обжимающей жидкостью в центре канала. Далее за счет сужения канала в кювете конусом 6 диаметр потока и обжимающей и фокусируемой жидкости уменьшается и после сужения канала поток фокусируемой жидкости внутри потока обжимающей жидкости входит в канал 7 детекции. Через окно 12 для оптического доступа к зоне детекции кюветы проводятся необходимые измерения параметров клеток или частиц, которые находятся внутри фокусируемой жидкости.
На фиг. 7 представлена демонстрация гидродинамической фокусировки красителя в канале кюветы: диаметр канала 7 составляет 300 - 320 мкм, ширина сфокусированного потока жидкости 45 - 55 мкм.
Claims (3)
1. Кювета с гидродинамической фокусировкой, включающая узел подготовки гидродинамической фокусировки и кювету, причем узел подготовки гидродинамической фокусировки состоит из входной трубки для подачи обжимающей жидкости, герметизирующей септы, капилляра или иглы для подачи фокусируемого потока, крышки, а кювета состоит из зоны фокусировки жидкостей и зоны детекции.
2. Кювета с гидродинамической фокусировкой по п.1, отличающаяся тем, что зона фокусировки жидкостей представляет собой конус.
3. Кювета с гидродинамической фокусировкой по п.1, отличающаяся тем, что зона детекции представляет собой канал диаметром 300 - 320 мкм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820525C1 true RU2820525C1 (ru) | 2024-06-04 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU805139A1 (ru) * | 1979-03-16 | 1981-02-15 | Ордена Ленина Институт Элементо-Органических Соединений Ah Cccp | Оптическа кювета |
| SU989400A1 (ru) * | 1981-06-23 | 1983-01-15 | Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" | Проточна оптическа кювета |
| US4374620A (en) * | 1981-01-29 | 1983-02-22 | Altex Scientific, Inc. | Photometric flow cell |
| RU96974U1 (ru) * | 2010-04-01 | 2010-08-20 | Открытое Акционерное Общество, Научно-Производственное Объединение "ХИМАВТОМАТИКА" | Спектрофотометрическая жидкостная кювета |
| US8941826B2 (en) * | 2007-09-10 | 2015-01-27 | The Penn State Research Foundation | Three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing using a microfluidic device |
| RU2705101C2 (ru) * | 2016-03-30 | 2019-11-05 | Александр Николаевич Платанчев | Проточная фотометрическая микрокювета |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU805139A1 (ru) * | 1979-03-16 | 1981-02-15 | Ордена Ленина Институт Элементо-Органических Соединений Ah Cccp | Оптическа кювета |
| US4374620A (en) * | 1981-01-29 | 1983-02-22 | Altex Scientific, Inc. | Photometric flow cell |
| SU989400A1 (ru) * | 1981-06-23 | 1983-01-15 | Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" | Проточна оптическа кювета |
| US8941826B2 (en) * | 2007-09-10 | 2015-01-27 | The Penn State Research Foundation | Three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing using a microfluidic device |
| RU96974U1 (ru) * | 2010-04-01 | 2010-08-20 | Открытое Акционерное Общество, Научно-Производственное Объединение "ХИМАВТОМАТИКА" | Спектрофотометрическая жидкостная кювета |
| RU2705101C2 (ru) * | 2016-03-30 | 2019-11-05 | Александр Николаевич Платанчев | Проточная фотометрическая микрокювета |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3949056B2 (ja) | スプリット集中サイトメーター | |
| Barat et al. | Simultaneous high speed optical and impedance analysis of single particles with a microfluidic cytometer | |
| TWI550274B (zh) | 微流體檢驗裝置及其運作方法 | |
| US8120770B2 (en) | Three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing using a microfluidic device | |
| US6007775A (en) | Multiple analyte diffusion based chemical sensor | |
| Shen et al. | High-throughput rare cell separation from blood samples using steric hindrance and inertial microfluidics | |
| US8941826B2 (en) | Three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing using a microfluidic device | |
| US8486333B2 (en) | Centrifugal fluid analyzer rotor | |
| JP6335802B2 (ja) | 液体試料イメージング装置及び方法 | |
| Nawaz et al. | Sub-micrometer-precision, three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing via “microfluidic drifting” | |
| Rosenauer et al. | Characterization of a microflow cytometer with an integrated three-dimensional optofluidic lens system | |
| US9933348B2 (en) | Sequential aliqoting and determination of an indicator of sedimentation rate | |
| Zhang et al. | Design of a single-layer microchannel for continuous sheathless single-stream particle inertial focusing | |
| Robinson et al. | Rapid isolation of blood plasma using a cascaded inertial microfluidic device | |
| JP2018522241A (ja) | アッセイを実行するための流体システム | |
| Kuo et al. | Centrifuge-based micromixer with three-dimensional square-wave microchannel for blood plasma mixing | |
| RU2820525C1 (ru) | Кювет с гидродинамической фокусировкой для проточного анализа | |
| Weigl et al. | Diffusion-based optical chemical detection in silicon flow structures | |
| CN109738113B (zh) | 一种基于微气泡的微通道内压强测试方法 | |
| Medhi et al. | Experimental investigation of particle migration in suspension flow through bifurcating microchannels | |
| Carlotto et al. | Time correlated fluorescence characterization of an asymmetrically focused flow in a microfluidic device | |
| CN112547143B (zh) | 微流控芯片及血细胞检测装置 | |
| KR101048858B1 (ko) | 개방형 그루브 채널 칩 | |
| Sinclair | Steady and oscillatory flow in the entrance region of microchannels | |
| Yang et al. | Simultaneous measurement of concentrations and velocities of submicron species using multicolor imaging and microparticle image velocimetry |