非对称弯曲微流道中粒子惯性聚焦动态过程及流速调控机理研究

摘要：

设计制作了一种具有非对称弯曲微流道结构的微流控芯片,搭建实验平台定量表征聚苯乙烯粒子和血细胞沿流道的动态惯性聚焦过程, 并系统研究了流体流速和粒子尺寸对粒子聚焦特性的调控机理. 通过分析粒子荧光图谱和对应量化强度曲线, 将粒子沿流道长度的横向迁移过程分为形成聚焦和平衡位置调整两个阶段, 指出在整个聚焦过程中具有小曲率半径的流道结构起主导作用. 根据全流速段内粒子聚焦特性的演变,重点分析潜在惯性升力和Dean 曳力的竞争机制, 提出了阐述粒子聚焦流速调控过程的三阶段模型. 进一步比较两种尺寸粒子聚焦位置和聚焦率随流速与流道长度的变化规律,发现大粒子具有更好的聚焦效果和稳定性, 且两种粒子的相对位置可通过流速进行调整. 最后, 通过分析血细胞在非对称弯流道中的横向迁移特性,验证了粒子惯性聚焦机理在复杂生物粒子操控方面的适用性. 上述结论为深入研究微流体环境下粒子的运动特性以及开发微流式细胞术等临床即时诊断器件提供了重要参考.

关键词：弯曲微流道、惯性聚焦、调控机理、横向迁移

所属期刊栏目：64

分类号：R31;O35

资助基金：国家重点基础研究发展计划2011CB707601;国家自然科学基金51375089, 51505082;中央高校基本科研业务费专项资金、江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目KYLX_0098;东南大学优秀博士学位论文培育基金批准号: YBJJ1428资助的课题. Project supported by the National Basic Research Program of ChinaGrant 2011CB707601;the National Natural Sci-ence Foundation of ChinaGrant . 51375089, 51505082;the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China, the Jiangsu Graduate Innovative Research Program, ChinaGrant KYLX_0098;the Scientific Research Foundation of Graduate School of Southeast University, ChinaGrant YBJJ1428

在线出版日期：2015-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：267-278