用于二维流体动力聚焦的微流道结构和微流体芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流体通道技术领域，尤其是涉及一种用于二维流体动力聚焦的微流道结构和微流体芯片。
【背景技术】
[0002]相关技术中指出，微流道结构是微流体芯片的主体，微流体芯片根据功能需求，还可选择性地包括微执行结构、微光学结构、声学结构、微电极等微结构，相比传统宏观流路系统，微流体芯片可以对流体进行精确控制，这其中就包括了流体动力聚焦。
[0003]具体地，流体动力聚焦的研究对象主要包括微流道结构和沿流道流动的液流，液流包括待聚焦的样本流和实现聚焦功能的鞘液流，在流道的约束作用下和鞘液流的挤压作用下，样本流被聚焦在流道截面的特定位置以便检测。例如，当样本流被聚焦在流道截面的中心位置，可用于荧光检测，比如流式细胞术；当样本流被聚焦在流道截面的上边缘或下边缘位置(既靠近流道上管壁或下管壁的位置)，可用于电阻抗检测、显微成像等。
[0004]然而，受加工工艺的限制，微流体芯片的微流道在水平面内可以实现复杂的结构，但在纵向多为垂直管壁，这极大地限制了流体动力聚焦的性能。现有的微流道结构能够轻松地实现横向聚焦，并调节样本流的聚焦位置，但一般难以实现纵向聚焦，更加难以实现纵向和横向的二维聚焦。虽然有些微流道结构具备了纵向聚集或二维聚焦的能力，但是液流流速普遍较低，而且对液流流速的范围有明确的限制，且这些微流道结构的聚焦效果单一、无法实现可调控的聚焦效果。
[0005]进一步地，相关技术中的用于流体动力聚焦的微流道结构不仅无法实现二维聚焦，而且还缺乏对聚焦位置以及聚焦后尺寸的调节和控制，而且较高的流速范围内无法实现有效地聚焦，由此，降低了这些微流道结构的适应性，使得这些微流道被限定在某一具体用途，在其他用途方面只能对微流道的结构进行重新设计。
[0006]此外，相关技术中的微流道结构在设计上常缺乏对液流稳定性的保护，普遍具有流动阻力大、高速时扰动大且难以保持层流等缺点，因而，不但制约了流体动力聚焦的效果，而且限制了使用范围。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于二维流体动力聚焦的微流道结构，所述微流道结构具有二维聚焦功能。
[0008]本发明的另一个目的在于提出一种具有上述微流道结构的微流体芯片。
[0009]根据本发明第一方面的用于二维流体动力聚焦的微流道结构，包括:样本流流道，所述样本流流道包括在前后方向上连通的第一样本流流道和第二样本流流道；上层纵向聚焦流流道，所述上层纵向聚焦流流道叠设在所述第一样本流流道的顶部，且所述上层纵向聚焦流流道的后端与所述第一样本流流道连通；下层纵向聚焦流流道，所述下层纵向聚焦流流道叠设在所述第一样本流流道的底部，且所述下层纵向聚焦流流道的后端与所述第一样本流流道连通；左侧横向聚焦流流道，所述左侧横向聚焦流流道设在所述第二样本流流道的左侧，且所述左侧横向聚焦流流道的后端与所述第二样本流流道连通；以及右侧横向聚焦流流道，所述右侧横向聚焦流流道设在所述第二样本流流道的右侧，且所述右侧横向聚焦流流道的后端与所述第二样本流流道连通。
[0010]根据本发明的用于二维流体动力聚焦的微流道结构，具有二维聚焦功能。
[0011]具体地，所述第一样本流流道和所述第二样本流流道在前后方向上顺次连通。
[0012]具体地，所述样本流流道在前后方向上沿直线延伸，且沿前后方向所述样本流流道在左右方向上的宽度不变。
[0013]具体地，所述上层纵向聚焦流流道和所述下层纵向聚焦流流道关于所述第一样本流流道上下对称布置。
[0014]具体地，所述第一样本流流道在前后方向上沿直线延伸，所述上层纵向聚焦流流道和/或所述下层纵向聚焦流流道关于所述第一样本流流道的纵向中心线左右对称。
[0015]具体地，所述第一样本流流道在前后方向上沿直线延伸，所述上层纵向聚焦流流道和/或所述下层纵向聚焦流流道包括:直线流道部，所述直线流道部与所述第一样本流流道在上下方向上对齐布置；左侧弧线流道部，所述左侧弧线流道部设在所述直线流道部的左前侧，且所述左侧弧线流道部的后端与所述直线流道部相切且连通；右侧弧线流道部，所述右侧弧线流道部设在所述直线流道部的右前侧，且所述右侧弧线流道部的后端与所述直线流道部相切且连通。
[0016]具体地，所述第二样本流流道在前后方向上沿直线延伸，所述左侧横向聚焦流流道和所述右侧横向聚焦流流道关于所述第二样本流流道的纵向中心线左右对称。
[0017]具体地，所述第二样本流流道在前后方向上沿直线延伸，所述左侧横向聚焦流流道沿弧线延伸且后端与所述第二样本流流道相切且连通，所述右侧横向聚焦流流道沿弧线延伸且后端与所述第二样本流流道相切且连通。
[0018]根据本发明第二方面的微流体芯片，包括根据本发明第一方面的用于二维流体动力聚焦的微流道结构。
[0019]根据本发明的微流体芯片，通过设置上述第一方面的用于二维流体动力聚焦的微流道结构，从而提高了微流体芯片的整体性能。
[0020]具体地，所述微流体芯片包括:中层片体，所述中层片体上形成有所述样本流流道、所述左侧横向聚焦流流道和所述右侧横向聚焦流流道，上层片体，所述上层片体叠设在所述中层片体的顶部，且所述上层片体上形成有所述上层纵向聚焦流流道；下层片体，所述下层片体叠设在所述中层片体的底部，且所述下层片体上形成有所述下层纵向聚焦流流道；上盖，所述上盖叠设在所述上层片体的顶部；下盖，所述下盖叠设在所述下层片体的底部，其中，所述上盖和所述下盖中的至少一个上形成有与所述样本流流道连通的样本流注入口和输出口、以及与所述上层纵向聚焦流流道、所述下层纵向聚焦流流道、所述左侧横向聚焦流流道、所述右侧横向聚焦流流道分别连通的聚焦流注入口。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明实施例的用于二维流体动力聚焦的微流道结构的结构示意图；
[0023]图2A是图1中所示的第一级纵向聚焦结构的结构示意图；
[0024]图2B是图2A中所示的第一级纵向聚焦结构的平面示意图；
[0025]图3是图2A中所示的第一级纵向聚焦结构的纵向聚焦效果图；
[0026]图4A是图1中所示的第二级横向聚焦结构的结构示意图；
[0027]图4B是图4A中所示的第二级横向聚焦结构的平面示意图；
[0028]图5是图4A中所示的第二级横向聚焦结构的横向聚焦效果图；
[0029]图6是图1中所示的微流道结构的横纵二维聚焦效果图；
[0030]图7是根据本发明实施例的微流体芯片的爆炸图；
[0031]图8是图7中所示的微流体芯片的装配图。
[0032]附图标记:
[0033]100:微流道结构；
[0034]11:第一样本流流道；12:第二样本流流道；
[0035]21:上层纵向聚焦流流道；
[0036]211:上直线流道部；212:上左侧弧线流道部；213:上右侧弧线流道部；
[0037]22:下层纵向聚焦流流道；
[0038]221:下直线流道部；222:下左侧弧线流道部；223:下右侧弧线流道部；
[0039]31:左侧横向聚焦流流道；
[0040]32:右侧横向聚焦流流道；
[0041]1000:微流体芯片；
[0042]1001:上盖；1002:上层片体；1003:中层片体；1004:下层片体；1005:下盖；
[0043]1006:上观察窗口 ；1007:下观察窗口 ；
[0044]10011:样本流注入口 ；10016:样本流输出口 ；
[0045]10012:第一聚焦流注入口 ； 10013:第二聚焦流注入口 ；
[0046]10014:第三聚焦流注入口 ； 10015:第四聚焦流注入口 ；
[0047]10021:样本流流道接道；
[0048]10022:上层左侧纵向接道；10023:上层右侧纵向接道；
[0049]10024:下层左侧纵向接道；10025:下层右侧纵向接道；
[0050]10026:左侧横向接道；10027:右侧横向接道。
【具体实施方式】
[0051]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0052]下面参考图1-图6描述根据本发明第一方面实施例的用于二维流体动力聚焦的微流道结构100。如下文所述，该微流道结构100既可以作为微流体芯片1000中的一个功能模块，也可单独设计为一个微流体芯片1000。下面首先简要介绍该微流道结构100。
[0053]如图1所示，根据本发明第一方面实施例的用于二维流体动力聚焦的微流道结构100，采用两级分离聚焦的结构，其中，第一级可以为纵向聚焦结构，纵向聚焦结构可以由三层微流道组成，主