5.8.2　夹流法分离不同体积的细胞

PFF(Pinched Flow Fractionation，夹流分离法)自从提出后就以其操作简单、适用范围广等优点引起人们的关注，很多学者用实验、理论研究以及数值模拟的方法对其进行研究。我们也采用IB-LBM开展了相应研究，芯片设计方案如图5.32所示。本模拟结构的入口采用速度边界，出口采用压力出口。芯片的总长度为x0、总宽度为y0，入口Inlet 1和Inlet 2的流量分别为Q in 1和Q in 2，夹流区宽度为w0，出口Outlet 1和Outlet 4通道为直通道，且宽度为w b。为了方便边界条件的设置，我们将出口Outlet 2和Outlet 3设为弯曲通道(分为两段)，前一段通道的宽度为w b，后一段通道变窄，宽度为w e。为了使4个通道的流阻相同，我们在模拟中改变4个通道的长度，使得4个出口压力相同时的流量相同。这样，改变出口Outlet 4的压力时，出口Outlet 1、Outlet 2和Outlet 3的流量相同。当Inlet 1与Inlet 2的流量之比(Q in 1∶Q in 2)大于特定值时，夹流区处的流体会迫使细胞紧贴下壁面流动，以此可以使细胞在夹流区的位置相对固定，因此可以调节Q in 1∶Q in 2的值，使特定大小的细胞紧贴下壁面。芯片的结构尺寸及网格参数设置如下：

结构尺寸：x0=459 μm，y0=398 μm，w0=30 μm，w b=26 μm，w e=23 μm，w i=70.11 μm。

网格 参 数：x0=459Δx，y0=398Δx，w0=30Δx，w b=26Δx，w e=23Δx，w i=70.71Δx，Δx=1。

图5.32　夹流法分离不同尺寸细胞的通道结构设计

这里，改变Outlet 4的压力，就可以改变其流量，并能控制细胞的出口。分离效果如图5.33所示，通过调节Outlet 4的流出流量占比β来分离不同尺寸的细胞。

关于本研究的详细情况，可参阅文献[2]。