一种在线微生物检测微流道方孔流动室的制作方法

1.本发明涉及一种在线微生物检测微流道方孔流动室。


背景技术：

2.近几年，微流体技术以及流式细胞术发展迅速并日趋成熟，是当前微全分析系统发展的热点领域。传统流动室由样品管、鞘液罐和喷嘴等组成，常用光学玻璃、石英等透明材料制成，设计和制作均很精细，是液流系统的心脏。常规鞘液会在流体中心形成一条核流使得样本被限定在液流的轴线上，但是会造成被测样品检测通量较小，且受到外部振荡影响信号会发生波动。
3.现有流式聚焦方案，样本流速通常为ul/min的流量无法满足在线微生物一个大通量（ml/min）实时监测，为了增加流速，会造成鞘液的大量浪费，同时对聚焦鞘液本身的一个洁净度需要远远高于待测样品，造成检测成本的提高。另外鞘液本身携带的极少量微生物会对被测样品的微生物检测形成一定的干扰，每批鞘液洁净度存在一定的差异性，操作前需要对鞘液的微生物含量进行定标操作，操作繁琐且增加了算法识别以及补偿难度。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有技术在使用中，存在的问题，提供一种可避免使用鞘液、可实现在线微生物检测的在线微生物检测微流道方孔流动室。
5.本发明解决现有问题的技术方案是：一种在线微生物检测微流道方孔流动室，包括流动室本体，所述的流动室本体上设有液体进口、流道面积小于液体进口的方孔检测流道，所述的检测流道设有流道出口，所述的液体进口与检测流道之间连通有方孔的中间流道，位于中间流道两侧可汇入检测流道的方孔的左流道、方孔的右流道，所述的中间流道与检测流道同心，所述的左流道、右流道均包括流道面积大于中间流道的方孔的第一极流道分支、流道面积与中间流道相等的第二极流道分支，所述的左流道、右流道的第二极流道分支聚焦汇流于检测流道。
6.作为进一步改进，所述的左流道、右流道的第一极流道分支的流道面积为中间流道流道面积的1-2倍。
7.作为进一步改进，所述的左流道、右流道的第一极流道分支的流道面积为中间流道流道面积的1.5倍。
8.作为进一步改进，所述的左流道、右流道的第一极流道分支与中间流道平行，所述的左流道、右流道的第二极流道分支倾斜汇入。
9.作为进一步改进，所述的中间流道、左流道、右流道聚焦汇聚于检测流道上同一处。
10.作为进一步改进，所述的流动室本体为石英材质。
11.作为进一步改进，所述的左流道、右流道对称设置于中间流道两侧。
12.作为进一步改进，所述的中间流道的流道面积小于方孔检测流道的流道面积。
13.本发明与现有技术相比较，在液体进口与检测流道之间连通有方孔的中间流道，位于中间流道两侧可汇入检测流道的方孔的左流道、方孔的右流道，左流道、右流道均包括流道面积大于中间流道的方孔的第一极流道分支、流道面积与中间流道相等的第二极流道分支，由于左流道及右流道的第一极流道分支的流道面积大于中间流道，而左流道及右流道的第二极流道分支的流道面积等于中间流道、且聚焦汇聚于检测流道。液流就能通过第一极流道分支加压于第二级流通道分支，增加左、右流道的第二极流道分支汇聚时的压力，从而使左、右流道的第二极流道分支聚焦、汇流入检测流道两侧的液流增速，使两侧更多的液流等于或趋近于中间流道流出的液流，使形成的层流状态下中心等速的液流宽度变宽，达到增加流过光斑的液流的流量。其有益效果是本发明检测流道的中心等速的液流宽度宽，流速高，在不使用鞘液的情况下能够使流动室内液体能一直以层流状态维持较高的一个流速，可完全避免使用鞘液。如在流动室本体液体进口流量为5
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mm3/s时,而检测流道设有流道出口流速约为3.6m/s，被测超纯水的流量可达30ml/min，完全可满足在线微生物检测的需要。
附图说明
14.图1是本发明的结构示意图。
15.图2是本发明流动室的仰视图示意图。
16.图3是图1的a-a向剖视图。
17.图4是本发明流动室内液体流速的分布线条图。
18.图5是本发明流动室内液体流速的模拟分布图。
具体实施方式
19.参见图1-5，一种在线微生物检测微流道方孔流动室，包括流动室本体1，所述的流动室本体1上设有用于进液的液体进口2、流道面积小于液体进口2的方孔检测流道8。液体进口2与检测流道8的结构及流道面积比例可采用现有技术，具体以能满足检测流道8的检测需求为准。所述的检测流道8末端设为液体的流道出口，所述的液体进口2与检测流道8之间连通有方孔的中间流道7，位于中间流道7两侧可汇入检测流道8的方孔的左流道5、方孔的右流道6，所述的中间流道7与检测流道8同心，所述的左流道5、右流道6均包括流道面积大于中间流道7的方孔的第一极流道分支3、流道面积与中间流道7相等的第二极流道分支4。
20.方孔检测流道8采用方孔保证了激发入射光在通过流动室照射到液流上时不发生折射。方孔检测流道8内形成的层流状态下中心等速的液流宽度变宽的中心流体宽度与同时激发光照射到流动室的光斑宽度保持一致，使得同一粒径的粒子峰宽保持稳定以便后续完美区分不同粒径的微生物。
21.检测时，检测液体根据需要持续从液体进口2经左、右流道、中间流道7进入检测流道8，由于第一极流道分支3的流道面积大于第二极流道分支4及中间流道7的流道面积，第一极流道分支3可给第二极流道分支4加压，增加液流的流速，加压、加速的液流从第二极流道分支4聚焦汇流入检测流道8内，增加了检测流道8内两侧液体的流速，使两侧液体的流速等于或接近中间流道7流入检测流道8内中间的液流速度，从而使得层流状态下检测流道8
内中心等速的液流宽度变宽，达到增加流过光斑的液流的流量。
22.所述的左流道5、右流道6的第一极流道分支3的流道面积为中间流道7流道面积的1-2倍。
23.作为本实施案例的优选，所述的左流道5、右流道6的第一极流道分支3的流道面积为中间流道7流道面积的1.5倍。左流道5、右流道6的第一极流道分支3的流道面积为中间流道7流道面积的1.5倍时，左流道5、右流道6液流汇聚时，被第一极流道分支3加压的第二极流道分支4可增加两侧液流的流速，使检测流道8内两侧液流的流速增加，使两侧更多的液流流速接近检测流道8中间液流的流速，从而使得层流状态下检测流道8内中心等速的液流宽度变宽，达到增加流过光斑的液流的流量。
24.参见图4-5的液体流速测试分布图，检测流道8宽度设为0.7mm，在液体进口2入口流量可设为5
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mm3/s。其中检测流道8满足液流测量流速的液流宽度几乎占据了0.7mm宽的检测流道8的整个宽度。在液体进口2入口流量为5
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mm3/s时,检测流道8流道出口的流速约为3.6m/s，被测超纯水的流量可达30ml/min，完全可满足在线微生物检测的需求。
25.由图4-5的液体流速测试分布模拟图可以看出，液体经过中间流道7、左流道5、右流道6液流汇聚时汇流后，汇聚口上方位于检测流道8内液流沿径向的流速趋近于相等，且等速流体的液流宽度几乎占满整个检测流道8的管径。实际实验中在液体中加入直径7um的标准微球，示波器上的峰型峰宽基本一致。即达到管内液体沿轴向的速度基本相等。此时流体状态的计算：re=vd/γ，其中v为流动室内液体流速，d为流动室管路的直径0.7mm，γ为水在20℃下的运动粘度1.007*10-6
ν/m2s-1
，计算得出re等于791＜2300，2300为水的层流和湍流的分界。管道中的水的流动为层流的一个状态。
26.所述的左流道5、右流道6的第一极流道分支3与中间流道7平行，所述的左流道5、右流道6的第二极流道分支4倾斜汇入。左、右流道可对称设置于中间流道两侧。
27.作为优选，所述的中间流道7、左流道5、右流道6聚焦汇聚于检测流道8上同一处。这样可最优的将微流道汇聚。
28.所述的中间流道7的流道面积小于方孔检测流道8的流道面积。
29.所述的流动室本体1为石英材质，保证了激发光的一个入射率。