螺旋通道中稳定增强的二次流构建及其粒子聚焦研究

惯性微流是一种具有高通量精确操控粒子和细胞能力的微流控技术,近年来受到广泛关注。然而,由于惯性微流芯片内二次流的不稳定性,在大尺寸管道内实现粒子流速不敏感的聚焦仍存在挑战。本研究开发了一种微结构辅助的超低高宽比螺旋微通道,利用二次流的稳定和加速实现了粒子的惯性聚焦。研究结果表明,在大的流速灌注范围（0.5～3.0 mL/min）内成功实现了粒径分别为7.3和15.5μm的荧光粒子在1 mm宽的螺旋通道芯片内的聚焦,聚焦效率分别达到94%和99%以上。此外,粒子聚焦位置距离管道内壁高达100μm,远大于其它惯性聚焦芯片。因此,通过在螺旋通道芯片内设置等序列的微结构,促使二次流的稳定和增强,完成了流量和粒径不敏感的惯性聚焦。与传统的惯性聚焦方法相比,本方法无需额外的鞘流操作,具有高通量和易于制造的特点。这种创新的结构为便携式惯性微流控芯片的开发提供了更多的选择,可应用于细胞分析与检测、流式细胞仪和在线样品处理等领域。