利用斜向流体动力流增强单层流通式捕获微流控器件的捕获效率与均匀性

为了并行化和监测生物或生化现象，在微流控器件中捕获和固定颗粒、液滴或细胞等对象一直是研究和工程领域的密集方向。无论是被动还是主动，这些微流控器件通常由具有不同复杂程度的基本陷阱阵列组成。对于给定的阵列，重要的是高效快速地固定最大数量的对象，同时优化整个芯片上捕获的空间均匀性。对于被动器件，这已通过双层结构实现，使制造工艺更为复杂。在本工作中，我们通过单层直接激光写入光刻胶设计了小型微流控陷阱，并表明即使在这种最简单的情况下，颗粒主流相对于陷阱的方向对捕获效率和均匀性也有显著影响。为了更好地理解这一现象，我们考虑了相对于陷阱阵列的两种不同流动几何：平行和斜向，并定量比较了不同尺寸和密度颗粒的固定情况。利用图像分析，我们表明与直向流相比，对角流在整个芯片上给出的陷阱负载空间分布更均匀，并且通过执行有限元分析（FEM）和捕获模拟，我们提出了该现象的定性解释。