利用测序显微结构编排流体流动的方法 |
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| 申请号 | CN201280059399.X | 申请日 | 2012-09-27 | 公开(公告)号 | CN103987971B | 公开(公告)日 | 2017-07-14 |
| 申请人 | 加利福尼亚大学董事会; | 发明人 | 迪诺·迪卡洛; 汗默德·阿米尼; 埃洛迭·索利耶; | ||||
| 摘要 | 公开了一种利用测序显微结构编排 流体 流动的方法，该方法使用放置在通道横截面内的一个或多个特定 位置 的障碍物以转动并拉伸流体。由于流体惯性，一个或多个障碍物的上游和下游的不对称流动行为表明其本身作为 流线 的拓扑结构的总 变形 ，这有效地创建了可调的净二次流。系统和方法在微通道内以中到高流速被动地创建了强二次流。可以通过所述通道内一个或多个障碍物的数量和特定几何布置精确地控制这些流动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种使用计算机编排通道内流动并且根据编排的流动制造通道的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 利用测序显微结构编排流体流动的方法[0001] 相关申请 技术领域背景技术[0004] 在微流体平台中流体控制和流体界面操作在各种应用中是非常重要的。例如，在微流体通道内可以采用流体控制来聚焦流体或在某些横向位置携带粒子。流体控制也可用于混合甚至分开流体成分。流体流的控制在生物处理和化学反应控制中也是有用的。操作流体的当前方法一般依靠复杂的设计或难以制造三维(3D)平台。还有其它微流体平台需要结合有源元件。此外，现有先进设备用诱导混乱的思维定势来操作以在微观层面提高混合。因此，实在上操作这些方法以引起流体系统的混乱，这可导致不可预测的流体控制。 发明内容[0005] 本发明的一个方面，公开了一种微流体平台或装置，其使用置于通道横截面内一个或多个特定位置的障碍物以转动和拉伸流体，不同于在斯托克斯流条件下的方式，在通过障碍物后没有精确地反向(precisely reverse)。由于流体惯性，障碍物的上游和下游的非对称流动行为，表明它本身作为流线的拓扑结构的总变形，这有效地创建了可调净二次流，这在某些方面在弯曲通道内类似于再循环Dean(迪恩)流。系统和方法在微通道内被动地产生从中到高流速的强二次流。通过通道内一个或多个障碍物的数量 和特定几何布置可以精确地控制这些流动。可以预测并数值模拟通道内的流体运动以表征二次流体流动和预测净惯性流动变形，使得可以在通道横截面内设计特定流体模式。 [0006] 可以在通道内串联或并联装配这些障碍物的序列以在流动的流体流上进行额外的流体操作。重要的是，在通过障碍物后，二次传送形状和量级(magnitude)保持相对恒定，对于超过一个数量级的雷诺数(或流速)，在通过障碍物后，基于传送的一个映射能够预测编排的流场，无需模拟每个新的配置。在这方面，由于它们的确定性质，障碍物的不同序列可以用于“编排(编程，program)”特定微流体流动流模式或形状。 [0007] 该系统和方法在微流体平台内创建了流体的三维结构的异常控制的可能性，这可以显著促进需要流体界面控制(如，光流体)或分子梯度的产生的应用。微流体通道内流体流动的特定裁剪也可用于制造单纤维或具有特定横截面尺寸的粒子。所述微流体平台也可以用于提供超快混合或热传导。可以裁制微流体流动用于流体交换应用(即，交换围绕细胞或类似物的流体)。另外，由于二次流与作用在粒子上的潜在的惯性升力相互作用，可以进行粒子的选择性分离。 [0008] 不是应用防止或扰乱顺序的流变换，而是需要本文所描述的流控制方法和平台，基于与包含在微流体环境中的对象相互作用的流体的确定性特性来编排流体流动。采取分层方法(分级方法，hierarchical approach)设计流体流于广义类的复杂的配置。与围绕单一基本操作的库的流动(例如，围绕柱序列的流动)相关联的惯性流动变形可作为基本编排操纵器(operator)。由于这些转变从障碍物的上游到下游，提供了流体元件的确定性映射，人们可以按顺序安排障碍物以应用相关的嵌套映射，并因此编排复杂的流体结构，无需额外的数值模拟。因此，可以分层装配由多个操纵器(例如，柱、柱子，或其它突起)组成的函数如‘旋转流至中心线’或‘向右移动流’，以执行实际编排。 [0009] 流的横截面形状可以被雕塑成复杂的几何形状(例如各种凹多边形、封闭环，和倾向线)，移动并分裂，迅速混合，成形以形成复杂的梯度，或调整以从流转移粒子，并根据尺寸分离粒子。编排流体流的一般策略的引入，其中以类似于半导体物理学从计算机编排中抽出的方式，从用户中抽出流体运动的非线性方程的复杂性，可以影响生物的、化学的和材料自动化，开启了在计算机中的一场革命。 [0010] 在本发明的一个实施方式中，在通道内编排流动的方法包括从库中选择多个操纵器，多个操纵器的每一个来自具有已知净二次流影响的库；由多个选择的操纵器创建编排；并制造具有在其中形成选择的操纵器的编排的通道。 [0011] 在另一个实施方式中，一种装置包括在上游位置具有至少一个交叉鞘流通道的通道；和布置在通道内下游位置的多个不同操纵器，每个操纵器包括具有已知净二次流影响的一个或多个突起，多个操纵器的每一个沿所述通道的长度彼此分开。 [0012] 在另一个实施方式中，在通道内交换围绕粒子的流体的方法包括启动通道内的鞘流，其中所述粒子包含在载液中并且不存在于鞘液中。使粒子通过含有布置在通道内的多个操纵器的编排，该编排被配置为改变围绕粒子的流动，使得所述粒子包含在所述鞘液中，而不是包含在所述载液中。 [0013] 在另一个实施方式中，利用通道形成单纤维(filament)的方法包括：启动前体材料的通道内的鞘流；使前体材料通过包括布置在通道内的多个柱操纵器的编排，该编排被配置为以预先确定方式改变流动的横截面轮廓；以及在所述微流体通道内将前体材料聚合成单纤维。 [0014] 在另一个实施方式中，利用通道形成三维粒子的方法包括启动前体材料的通道内的鞘流；使前体材料通过包括布置在通道内的多个柱操纵器的编排，该操纵器被配置为以预先确定方式改变流动的横截面轮廓；以及在通道内，通过将前体材料的一部分暴露于穿过介于在通道和光源之间的掩膜的光，将前体材料聚合成粒子。 [0015] 在另一个实施方式中，利用具有邻近其表面的一个或多个热区的通道的热传递的方法包括启动通道内的流动，其中所述流动在其中包括一个或多个具有较低温度的流；并且使所述流动通过包括布置在通道内的多个操纵器的编排，该编排被配置为以改变所述流动的横截面轮廓，以便移动一个或多个具有较低温度的流，邻近于一个或多个热区的流。 [0016] 在又一个实施方式中，一种将目标物质曝光于位于通道表面的反应表面的方法，包括启动通道内的流动，所述流动在其中包含目标；并且使所述流动通过包括布置在通道内的多个操纵器的编排，该编排被配置为改变所述流动的横截面轮廓，以便移动所述目标邻近于所述反应表面。 [0017] 在另一个实施方式中，一种在通道内流体中产生或改变一种或多种物质的梯度的方法，包括维持在通道内的流动，所述流动在横截面方向包含具有一种或多种物质的初始浓度分布的流体；以及使所述流动通过包括布置在通道内的多个操纵器的编排，该编排被配置为改变所述流动的横截面轮廓，以便改变一种或多种物质在横截面方向上的浓度分布。附图说明 [0018] 图1A示意性地示出了具有不同操纵器配置的四个不同微通道。 [0019] 图1B用图表示出了含有多个操纵器配置的库。 [0020] 图1C示出了包括多个操纵器的示例性编排。操纵器1和2的结合旋转流体同时操纵器3和1的结合使流向右移动。 [0021] 图2A示出了生成库以及从所述库中选择操纵器来创建随后可以制成微流体装置的编排序列的方法。 [0022] 图2B示意性地表示如何通过在初始条件S的基础上，选择不同的操纵器函数，来实现最终流动状态F(s)。在该实施例中，示出了使用四个中三个操纵器函数(f1，f2，f3)的编排，串联处理，逻辑步骤。 [0023] 图3A示出了在微流体通道内，以柱(post)或柱子(pillar)的形式通过多个微结构的流动。箭头图显示平均横向速度场随着流体部分(fluid parcels)从输入横截面(上游)移动到输出横截面(下游)。图3A还示出了流体流经微流体通道在入口，在十个(10)柱之后，在二十个(20)柱之后，和在三十个(30)柱之后的横截面图像。 [0024] 图3B示出了五种不同柱结构，借此通过柱位置控制净循环的位置。每个柱配置上面显示了数值模拟预测的各自的净变形箭头图。下面是对于每个柱结构，所述微流体通道在不同下游位置的共焦横截面图像。 [0025] 图4A示出了沿柱附近的通道展开的斯托克斯流和惯性流的比较(在右上四分之一通道中示出)。 [0026] 图4B是σ-由下游流速归一化的最大流体传送-作为雷诺数(Re)的函数的曲线图。 [0027] 图4C示出了，一组垂直的入口流线和其在四个不同雷诺数，在四分之一通道内的变形的模拟结果。流线在z＝0的顶视图揭示了随Re增加，创建的柱-柱子涡流(post-pillar eddies)，这相当于从增加到减少σ与Re 的变化。前视图示出了在入口(标记为虚线，x/D＝-4)，跟踪在x＝0(标记为虚线，x/D＝4)和出口(标记为实线)处，流体部分的最初垂直线的轮廓。实线表示通道壁和点划线表示通道对称。灰色区域表示在各自通道四分之一处四分之一柱的轮廓。 [0028] 图4D示出了当变形诱导的障碍物在直通道的中心是圆柱形柱显示操作的四种主导模式时的简化情况下的惯性流动变形的相图。无量纲分析表明需要一组三个独立的无量纲组来定义特定的条件(在轴上显示)。所述相图显示了在任何给定的一组无量纲组，或等同地给定的一组流动条件和几何参数中哪种模式是有效的。 [0029] 图4E示出了实验获得的四种模式的共焦横截面图像。所述图像，显示四分之一的通道的流动模式，用表示那种操作模式的运动方向的箭头覆盖。 [0030] 图5A示出了在流体通道内，柱中心在不同位置的横向位置的顶视图。 [0031] 图5B示出了利用图5A的方案，基于选择的柱条件的四种不同编排(即序列柱和对象的流的入口条件)。如下所示每个编排是各自的横截面流，基于流动的数值预测以及实验观察。需注意数值预测不是基于围绕序列柱的流动的充分有限元模拟，而是基于来自库的基本操纵器的顺序映射。 [0032] 图5C示出了八种不同的编排以及各自的横截面流动显示可以通过不同编排制备的各种几何形状。 [0033] 图5D分别示出了微流体通道的入口和出口图像，借此包含在载液中的粒子在通过一系列障碍物后从所述载液中分离。可以在“出口”图像中看到系列中最后一个障碍物。 [0034] 图5E示出了保持聚集在中心线附近的10μm大小的粒子，而1μm大小的粒子跟随横向移动的流体流，导致两个群体的分离。 [0035] 图6A示出了根据一个实施方式所述的用于交换围绕粒子的流体的微流体通道。 [0036] 图6B示出了显示所述粒子和流体在达到柱之前，被惯性集中在微流体通道内的横截面视图。 [0037] 图6C示出了显示所述粒子和流体在通过第一个编排之后的横截面视图。 [0038] 图6D示出了显示所述粒子和流体在通过第二个编排之后的横截面视图。 [0039] 图6E示出了连接到图6A所示的微流体装置的出口图。 [0041] 图8示出了混合流的微流体的横截面共焦图。 [0042] 图9A示出了基于微流体通道的装置，该装置利用鞘流与编排的流体流动的结合，来制造具有自定义的横截面形状的聚合纤维。 [0043] 图9B示出了在鞘液内对齐的聚合物前体的横截面视图。 [0044] 图9C示出了所述聚合物前体在通过微流体通道的编排区之后的横截面形状。 [0045] 图9D示出了由所述聚合物前体在被成形为所需形状并进行聚合后生成的纤维。 [0046] 图10A示出了基于微流体通道的装置，该装置使用鞘流与编排的流体流动的结合，来制造三维粒子。 [0047] 图10B示出了在鞘液内对齐的前体材料的横截面视图。 [0048] 图10C示出了三种不同类型的编排流体的几何形状，这些形状可以通过一个或多个操纵器作为一个或多个编排的一部分传送流体来创建。 [0049] 图10D示出了通过暴露光穿过掩膜到成形的流动上在所述微流体通道内形成单个粒子。 [0050] 图10E示出了图10A所示微流体通道装置的出口。 [0051] 图11A示出了用于创建聚焦的流体流的微流体通道，该聚焦的流体流用于后续光学询问如流式细胞术，或用于降低流体流的分散。 [0052] 图11B示出了最初建立的鞘流横截面。 [0053] 图11C示出了聚焦流在经历编排后的横截面视图。 [0054] 图12示出了利用流动分裂产生两个邻近两个热点或区域的冷流的微流体装置。 [0055] 图13A示出了微流体通道的横截面视图，该微流体通道具有在上表面和下表面上的结合实体(binding entities)与位于约一半通道体积的目标物质。 [0056] 图13B示出了微流体通道的横截面视图，该微流体通道具有在上表面和下表面上的结合实体与被聚焦邻近上表面和下表面的目标物质。 [0057] 图13C示出了微流体通道的横截面视图，该微流体通道具有在上表面和下表面上的结合实体与被聚焦远离所述上表面和下表面的非特异性结合分子。 [0058] 图14示出了具有均梯度的流体塞子的横截面图像(上图)。图14进一步示出了两种不同的编排(A和B)，在微流体通道内分别创建了流体塞子的不同梯度。 具体实施方式[0059] 图1A-1C示出了示意图，一般代表在通道，如微流体通道12内选择性地形成流动的流体流10的横截面的方法和技术。所述方法包括三个主要部分：(1)操纵器(O1、O2、O3)，是一组转换局部位于所述微流体通道12内的流体部分的横向位置的方法；(2)库，是每个离散操纵器对流动执行的一组转换(transformations)；以及(3)编排，是为了更复杂的形状编码从而将改变施用至流体的一系列操纵器。在分离足够远的一系列流动变形元件中物理地表明操纵器的顺序(序列，sequence)，每个元件可以假定为独立作用于流动上。 [0060] 图1A示出了四个这种说明性的操纵器(O1、O2、O3、O4)，创建了一般定向为垂直于箭头A指示的流动方向的局部净二次流。操纵器可以包括实现局部在微流体通道12内的流体的横向运动的多种方法。操纵器可以包括结构化的通道，其中对角倾斜凹槽在所述凹槽附近的流动区域引起螺旋运动，如在Stroock等人公开的。见Stroock等人，Chaotic Mixer for Microchannels,Science 25January 2002:Vol.295no.5555pp.647-651，引入本文以供参考。操纵器还可以包括一个或多个柱13(或柱子)如图1A所示，或横跨整个微流体通道12横截面的圆柱形、方形、矩形、三角形、多边形、椭圆形、半圆形，或其它横截面形状和不同直径的障碍物。个别 操纵器的横截面形状沿其长度可以是一致的，或，可替换地，横截面形状可以变化。操纵器还可以包括不横跨所述微流体通道12的整个横截面，但在某处也在约 10％到约90％之间的横截面的变化直径的部分柱13。操纵器还可以包括一个或多个台阶。 操纵器通常还可以包括任何布置在微流体通道12内的突起或不规则物，该突起或不规则物产生了局部二次流(即，流动垂直于主流体运动)。已知这些物理操纵器操纵流体在整个层流范围流动(确定性的流动操纵是完全可能的唯一流型(regime))。本文所述流体编排技术可以用于很宽的流速范围(例如，Re～1-500)，对于在流动方向上具有镜像对称的突起，和Re降低至0-斯托克斯流-对于在流动方向上不对称的结构，像凹槽。 [0061] 如图1A所示，示出了四种不同的操纵器，每个操纵器(O1、O2、O3、O4)具有在微流体通道12内布置在不同横向结构中的多个柱。然而，这些操纵器是一种类型的操纵器的说明，可以与本文所述平台和方法结合使用。作为操纵器的一个实施方式，如本文所示，布置在微流体通道12中的相对简单的障碍物(例如，圆柱形柱子)在通道横截面内不同位置，以中到高流速，趋向于转动和拉伸流线，以不同于斯托克斯流直观的方式，在通过柱后没有精确反向。由于流体惯性，柱的上游和下游的不对称流动行为，表现为其本身为流线的拓扑结构的总变形，这有效地产生了可调节的净二次(垂直)流动，在弯曲通道中类似于再循环Dean流。重要的是，对于超过一个数量级的雷诺数(或流速)的每个下游距离，二次传送保持相对恒定，使得在通过柱后容易预测基于传送映射的编排的流场，无需模拟每个新的配置。作为另一个实施方式，像人字形的结构(在通道侧壁上一排间隔的有角的凹槽)可以用于编排以低到中等流速的流体流动。 [0062] 现在参考图1B，操纵器的库L由对应于每个操纵器的转换映射的离散数组成。每个转换映射由向量的2D矩阵组成，这使得在与操纵器相互作用时通道横截面内每个位置的流体部分的移动(例如，流过圆柱形障碍物)具有高分辨率。可以通过不可压缩纳维叶-斯托克斯方程式的流体力学数值模拟获得转换映射并跟踪流线(这与迹线相同，考虑到流动的稳态特性)以发现流体部分在微流体通道12的横截面上的横向运动。例如，在一个实施方式中使用了围绕柱或柱子的流体流动的流体力学模拟(fluid dynamic simulation)。在最一般情况下，通过结合不同的柱形状、大小和位置，以及通道尺寸和流动条件，所述操纵器的库可以包含少至四个(4) 到多至成千上万之间的操纵器。如在下文更详细地描述中，对于一个流动条件，一个库实施方式包含八个(8)离散操纵器对应于所述微流体通道12横截面内的圆柱形柱的八个(8)位置。一般地，库L将被视为完整的，如果它包含足够的操纵器来影响所述微流体通道12的整个横截面上的流体运动。也就是说，应该有空间上位于具有流体操纵的重叠区域的整个通道的操纵器，使得在编排中多个操纵器的测序允许流体流的连续变形和横穿整个通道横截面的任意横截面形状的创建。 [0063] 如图1C所示，可以从来自库L的操纵器序列开发编排P。在产生流体整体变形的给定次序中，编排将应用被用户禁止的一系列转换映射。例如，在图1C的编排P中，操纵器O1和O2的串联结合用于旋转流体，而下一个操纵器O3和O1用于向右移动流体。操纵器的这种较小的子集按顺序执行更复杂的变形，因为可以开发和分级组装“函数”。物理上，编排可以表现为具有集中在通道内不同横向位置的一系列圆柱形障碍物的通道。必须注意，使得操纵器(如障碍物)之间的距离能够使其独立地动态地作用于流体(即，在流动方向上，它们的作用没有在空间上重叠)。这种最佳距离取决于流动条件，但通常相距在约4-15个柱直径之间。注意，流动可以分割成多个微流体通道12(由壁隔开)或可以通过加宽通道，以及在通道内部分的流体流上平行运行单独编排来扩展流动。然后，如果需要执行更复杂的操作，可以重组微流体通道12。几乎没有流体力学知识的用户，可以由库设计编排。 [0064] 总体而言，这种方法创建了微流体通道12内流体的三维(3D)结构的异常控制的可能性，这可显著提升需要流体界面控制或操纵的各种应用，从医疗诊断和健康监测到化学、热管理，和材料科学。 [0065] 参考图2A，计算机14可以用于数值预测流动变形，由于流体流过单一操纵器或多个串联操纵器(例如，柱或柱子)。可以根据稳定的有限元(FEM)方法进行模拟。模拟时，在简单数值映射编排中，串联的每个操纵器的输出可以被视为下面或后续操纵器的输入，前提是在所述微流体通道12内这种操纵器被适当地隔开，无需额外的时间密集和复杂的FEM模拟。如图2A所示，计算机14可以用于数值模拟操纵器100。然后，数值模拟100可以用于生成操纵器的库110，该库可以产生各种所需的流运动或状态。库110可以包含在数据库中或由计算机14包含或获取的类似物。例如，在计算机14上可以运行的软件，其中用户可以从操纵器的库中构 建自定义的流体流动编排。这些可以以联合与一种或多种操纵器相关的特定流动特性的用户友好格式包含在软件中。例如，用户可以从库中选择单一操纵器或由一系列用于“向右移动流体流”的操纵器组成的函数。用户并不需要知道任何流体力学并且没有必要重新建模流体效应，因为在建立所述库时已经完成了这项工作。为了在微流体通道12内创建所需的或编排的流动，从所述库选择一个或多个操纵器，如在图2A的操作120所示。需要注意的是，一旦已经生成并存储所述操纵器的库(例如，在计算机14或其它地方)，然后用户可以使用预先模拟运动的该库以构建或设计一种流动形状。用户没有必要有任何关于流体力学或由操纵器创建的数值模拟的知识，因为这些已经被创建并编译为库的一部分，然后其可以作为工具箱来创建所需的流体流动。接着，如操作130所示，创建编排，在给编排中建立一系列操纵器，根据所述微流体通道12的初始条件将产生所需的流体输出。微流体通道12在流体流的宽度上的入口条件和要改变的所述流的入口位置。如操作140所示，然后可以制造具有编排的特性的微流体通道12的装置。 [0066] 对于操纵器的有限集(例如，柱尺寸、形状、横向位置、通道尺寸)具有的转换功能，计算机14可以预测任何潜在编排的总转换功能，其中有无限多。因此，用户可以使用预先模拟运动的库并且串联放置以低成本，和高精度来快速设计对象的流形，无需流体力学或数值模拟的任何知识。操纵器的系统离散化，类似于音符的离散化，允许提取并分级组装编排，提高了设计复杂的流体系统的能力。因此，利用微流体通道12的入口条件和每个编排开发的操纵器序列简单地通信每个编排。 [0067] 图2B示意性地示出了如何结合一系列单个操纵器以产生期望的输出流动。图2B示出了语法库200包括多个不同的单个操纵器映射(f1，f2，f3)。每个操纵器可以包括一个多个不同配置的产生不同流动变形结果的柱、柱子，或其它突起。例如，图2B示出了，例如，对于每个操纵器映射(f1，f2，f3)，通道内柱(或其它突起)的不同位置，虽然应当理解多个柱(或突起)可以定义也可以储存在库中的一个函数。此外，尽管只示出了三个操纵器映射，可以是任何数量的操纵器映射包含在语法库200内。在图2B所示的例子中，在初始条件S的基础上创建了最终流体变形映射F(s)。所示初始条件S一般是指流体部分在编排的入口处的任何配置。更具体地，可以对应于将通过所述装置输入的离散流数量的属性。例如，这 可以包括离散流的数量和其各自的宽度和位置，这也是入口流体部分的集合(例如，三个流具有含粒子的中间流并具有15μm宽度)。在图示的实施方式中，通过以串联方式结合三个单独的操纵器映射(f1，f2，f3)组装最终流体变形映射F(s)，以四个逻辑步骤，首先从第二个操纵器映射(f2)开始，接着第一个操纵器映射(f1)，随后第三个操纵器映射(f3)，最后是第二个操纵器映射(f2)。因此，所述最终流体变形映射F(s)等于f2(f3(f1(f2(s))))。 [0068] 实验 [0069] 为了利用微结构序列研究编排流体流动的能力，圆柱体被放置在微流体通道的不同横流位置，并因此在编排方案中充当操纵器。这些几何障碍物在流动中可以用于诱导显著的变形，创建有用的局部移动流体部分和变形流体流的净旋转二次流。值得注意的是，围绕柱的流体的净扭转(net twisting)在先前的微流体系统中被忽略，因为流体惯性通常不被认为是重要的。在直通道内没有惯性的围绕柱的流动(即斯托克斯流动)需要前后对称，因为当运动的线性方程的时间反转时流动镜像对称。因此，定向在通道横截面的任何二次流体运动在通过圆柱中平面后完全逆转。 [0070] 不同于对于斯托克斯流在通过微柱时完全逆转的流体运动，有限惯性的流动伴随着流体流的净变形。数值模拟预测流体在直微通道内通过中心定位的柱，靠近通道中心线的流体部分向外朝向侧壁移动，而靠近顶壁和底壁的流体部分朝向通道中心移动，流体以这种方式变形。实验验证，这种现象在微流体通道内有效地创建了一组净旋转二次流。其结果是，流动被不可逆地扭转，柱附近失去了它的前后对称并引起流动流的显著最终变形。这种现象具有共同特点，在弯曲的通道内产生的二次流具有有限惯性(Dean流)。两种现象都是惯性引起的，并且需要由被限制的(confined)三维通道提供的高速度梯度，使得弯曲流动区域具有不同动量级别。 [0071] 用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制成型工艺制造微流体装置，然而也可以实施本领域技术人员已知的玻璃、热固性或热塑性材料制造。用标准光刻技术，由主要旋涂有SU-8光刻胶的硅(MicroChem公司)生产模具。用Sylgard 184弹性体套件(Dow Corning公司)由这种模具生产PDMS芯片。使用销钳(Technical Innovations公司)打孔入口和出口孔穿过PDMS。PDMS和玻璃被空气等离子体(等离子清洗机，Harrick等离子)激活并粘合在一起以封闭通道。为了看见通道的PDMS壁，在实验之前渗 透PDMS的若丹明B红色染料被注入通道内并清洗。对于利用柱和柱子的主要实验，微流体通道尺寸是200μm(宽)×50μm(高)具有直径100μm从相邻点柱间隔开1mm的柱。虽然介绍了微型通道和突起的制造，但流体变形和编排现象可扩展为各种长度规模和制造工艺，只要雷诺数，和其它无量纲参数保持在描述的范围内。 对于对称的突起，流动需要在层流状态(例如，1＜Re＜2000)。为获得柱的显著变形程度，标准化的柱直径(柱直径除以通道宽度)应该高于约0.05。较小Re可以用于对称突起如凹槽。 [0072] 为了帮助可视化，将流体流与FITC葡聚糖500kDa(在去离子水中4μM)或蓝色食用染料混合。荧光单分散粒子(1μm和10μm，1.05g/ml)购自Duke Scientific。粒子混合在去离子水中。利用注射泵(Harvard Apparatus PHD 2000)，通过PEEK管(Upchurch Scientific Product No.1569)将流体流和粒子悬浮液泵送至装置中。所述装置在很宽范围流速有效运作且在100微升/分和500微升/分的范围内工作的特别好(Re在约6到60范围内)。 [0073] 利用Leica inverted SP1共焦显微镜进行共焦成像。共焦成像平均为8y-z扫描。利用安装在Nikon Eclipse Ti microscope显微镜上的Photometrics CoolSNAP HQ2CCD摄像机记录荧光图像。用Nikon NIS-Elements AR3.0软件捕获图像。对于高精度的观测和测量，还利用Phantom v7.3高速摄像机(Vision Research公司)和幻影摄像机控制软件记录了高速图像。 [0074] 图3A示意性地说明了由柱微观结构13引起的局部惯性流动变形。图3A的箭头图示出了随流体部分从入口横截面(上游)移动至出口横截面(下游)的平均横向速度场。图3A还示出了流体流过微流体通道，在入口，在十个(10)柱13之后，二十个(20)柱13之后，和三十个(30)柱13之后的横截面图像。 [0075] 图3B示出了五种不同的柱配置，借此通过柱位置控制净循环的位置。在每个柱配置上面显示了数值模拟所预测的相应净变形箭头图。下面是对于每个柱配置，所述微流体通道在不同下游位置的共焦横截面图像。可见柱序列的各自横向位置与图像的每个面板相邻。为了观察跟踪了三个荧光标记的流。如图3B所示，通过移动柱中心从通道中间到一侧(从配置i到配置v)，也同样的移动净循环流动的横向位置。 [0076] 但是，与Dean流相比，如图3B所示，柱的横向位置可以用于调整横穿所述通道建立的净循环流动的位置。通过移动柱的序列穿过所示通道(在y方向)，运动的中心跟随。这种定位使得空间控制诱导的变形，例如通过用半柱的双侧(图3B图像v)更换中央柱(图3B图像i)，反转净二次流动的方向。 [0077] 对于所用的流动条件，大多数诱导的变形发生在柱的四个柱直径内，禁止柱之间的有效间距，为此从序列的每个单独柱的转换独立地表现。斯托克斯和惯性流沿靠近柱的通道展开的数值比较表明了柱的存在导致了流线的变形，而这种变形在斯托克斯流中具有前后对称，与镜像对称时间反转定理(mirror-symmetry time-reversal theorem)一致，所述对称在惯性的存在下被打破。 [0078] 这可在图4A中观察到，该图示出了惯性流动变形的发展和运行方式。图4A示出了斯托克斯和惯性流动沿靠近柱的通道展开的比较(在通道的右上四分之一处示出)。在每个横截面，采用数值模拟，跟踪示踪流体部分的五个垂直线，随它们移动通过障碍物并到达稳定状态。存在于斯托克斯流中的变形的前后对称，在惯性存在下被打破。 [0079] 在上游，与斯托克斯流相比，惯性流没有很大发散(分叉，diverge)。在x＝0(即，柱中心的位置)两种流动几乎一致，而柱的下游，惯性流动大大发散，与惯性流动拓扑相比，斯托克斯流产生很大变形。在下游这种转动运动充满近3-4个柱直径，使得在实验中设置十个柱直径的柱间间距以确保当放置在序列中时，以前柱的下游流动轮廓不与下一个柱的上游轮廓相互作用。以这种方式，可以依次应用通过每个柱进行的转换，在独立的操作之间没有串扰，这将需要组合的序列的流体力学模拟。 [0080] 在有限雷诺数层流中，在一定流速范围内惯性流动变形的相对均一行为对于编排是一个重要特性。雷诺数是在流动中惯性与粘力的比率： [0081] Re＝ρUH/μ [0082] 其中，H是水力直径或通道的特征尺寸，U是具有密度ρ和粘度μ的流体的平均下游流速。测量了远离通道中间的流动变形在z＝0的幅度(magnitude)，通过定义σ，归一化值可以用于对于不同流动和几何条件，定量地比较横向流体运动的量。被定义为净横向流速在z＝0(通道的中间高度)的平均值，由主流的平均下游速度归一化，或： [0083] σ＝((Vy)mean)z＝0/(Vx)avg [0084] 这本质上是流体已经横向移动(平均，和在通道中平面)每单位长度，向下游移动的距离的测量。σ在条件的一定数量级(对于Re～6-60)保持一致，如图4B所示，仅变化2-3倍。此外，当净二次流在很宽的流速范围具有单一柱直径表现一致时，发现通过调节柱直径，σ是可调的。流动作为Re的函数(图4C)的仔细检测揭示了对于小的通道雷诺数，所述流动表现类似于斯托克斯流，没有明显的流动变形(图4C的图像i Re＝0.08)。对于这些条件，利用结构化的通道，变形流动的其它方法可以是互补的，然而这些方法随Re的增加不太有效地操作。相反，对于本文所用的圆柱体，随Re增加观察到显著的惯性流动变形(图4C的图像ii Re＝12)。增加Re进一步导致了边界层沿柱的下游表面分离和柱-柱子(post-pillar)尾流区的创建(图4C的图像iii Re＝40)，其中惯性流动变形开始表现出更复杂的行为(图4C的图像iv Re＝100)。在这种情况下，可以观察到靠近通道顶部的流体部分朝向通道中心移动并且流动开始变形远离通道中心进一步朝向z-中平面。出乎意料地，该变形在z＝0再次指向中心(图4C的图像iv)。这些结果确定了所需的流动条件范围为了以单一模式操作，但还建议对于不同流动条件利用具有更复杂的根本转换的操作的独立模式的能力。例如，可以事先预测不同模式并包含在库中以帮助在不同流型(流态，flow regime)中编排流体流动。 [0085] 继在单一柱系统中这种意想不到的复杂性的标识，通过设置实际可行的控制几何和流动参数，我们系统地分类可能流动变形的范围。量纲分析预测了，利用三个非量纲组(当假设两个约束条件时：(1)柱是圆柱形的和(2)它们位于通道的中心)描述了系统的行为：Re，通道纵横比h/w，和归一化的柱直径D/w，如图4D所示，该图示出了相图显示在流动条件和几何参数的任何给定的设置中有效的模式。对于在直通道的中心诱导流动变形的障碍物是圆柱体时的情况，对于惯性流动变形披露了四种主要操作模式。对于非圆柱形柱和没有位于通道中心线的那些，预料了类似的操作模式。图4E示出了对于各种操作模式，与指示运动方向的箭头重叠的流体的非对称象限的共焦横截面图像。基于在四分之一通道内诱导的净二 次流的数量(即，一或二)，以及对于每个这些流净涡轴(net vorticity axis)的方向定义模式(图4E)。基于数值模拟，预测了同样存在的操作的四个额外过渡模式，特别地当柱直径小时。然而，这些模式在相图中存在非常窄的区域。此外，对于小的D/w，净旋流(net rotational flow)保持弱的，使得这些模式不实用。 [0086] 惯性流动变形取决于流体动量的梯度和整个通道横截面的压力，在柱的前和后不相同地反转。当在柱后面不存在涡流时，在该区域发生的流动变形主导柱的上游发生的反向变形(图4A)。在通道的顶部和底部(接近y＝0)上的两个高压力区域之间的通道中间观察到较低压力的区域(由于更高速度流体在该区域)。这导致了流体部分从通道的顶部和底部的中心定向的运动，这伴随着流体部分在中间区域到侧面的移动，保存质量(模式1)。然而，增加Re或改变系统几何形状(例如，增加通道纵横比)导致柱-柱子涡流的创建，这在柱后面形成再循环的三维复杂的封闭区域。这种尾流导致流体流在圆柱体后面传送的曲率降低并伴随压力场的变化。这些效果的组合降低了产生在柱下游的变形的优势，将平衡转移到具有在相反方向上的净流体旋转的上游变形，这对应于操作的交替模式。 [0087] 可以整合流动变形操作以执行复杂的编排并呈现复杂的流动形状。如本文所解释的，可以高精度地数值预测单一柱附近的惯性流动变形，如图3B所示。通过放置一组操纵器(例如，一组柱)，该组操纵器被适当地间隔开并依此沿微流体通道放置，每个柱的出口可以视作下面柱的入口并且可以依次结合由柱产生的净变形。因此，通过具有对于柱配置的有限集(即，柱尺寸，横向位置)的转换函数，可以预测任何潜在编排的总转换函数，其中有无限多个。 [0088] 因此，如图2A所述，用户可以使用预先模拟运动的库并串联放置这些以快速设计对象的流动形状，以低成本，并具有高精度，无需任何流体力学或数值模拟的知识。柱位置的系统离散化，类似于音符的离散化，允许抽象和分级组装编排，提高了设计复杂流体系统的能力。例如，图5A示出了在微流体通道的位置a、b、c、d、e、f、g和h的柱的离散位置。 [0089] 图5B示出了利用在微流体通道内不同放置的柱的序列的一系列四(4)种不同编排。每个编排包括(1)定位在横跨通道的不同位置的柱的序列，和(2)初始条件，即，流体流的入口位置和宽度。下面说明了每个编排，数值预测基于从单一柱流动转换映射的库中获得的测序操作。还 包括下面每个各自的数值预测是观测到的流动的共焦横截面荧光图像。通过比较实际共焦图像和数值预测可见，计算出的转换映射匹配非常接近实验结果。 [0090] 在第一个编排中图5B示出了初始直流，使用编排(c a b a c)将该初始直流转换成V形。各种可得到的形状包括闭合回路，如图5B的第二个编排(c c c c c c c c a a a a)所示，如图5B的第一个、第三个，和第四个编排可见，可以创建急弯。图5C示出了基于图5A所示的柱位置的另一个系列的编排。如图5C所示，形成了双凹和双凸区域(图像vii)。在另一个编排中(例如，图像i、iii、vi)，与初始流和多个曲率变化相比添加了顶点。因此，类似于软件编排，用户可以建立之前演示的功能，以新方式整合它们以创建更复杂和有用的流动。 [0091] 平台和方法可以用于许多不同应用中。例如，平台可以用于控制粒子流，例如，以官能化的珠子的形式的粒子或生物粒子，如细胞、细菌或毒素。围绕粒子的溶液交换对样品制备尤其有用，以去除周围液体或将给定反应物带进粒子悬浮液中。此外，由于二次流与作用在那些粒子上的潜在惯性升力相互作用，可以进行粒子的选择性分离并且能够进行基于大小的粒子分离。图5D示出了从流体流中提取粒子。如图5D所示，黑暗的载液位于远离中心线，而粒子通常保持沿所述中心线对齐。因此，流体移动远离通道，由于惯性聚焦留下粒子保持在中心线上。使用类似过程，通过利用这种平台可以分离不同尺寸的粒子。例如，取决于无论是来自二次流的惯性升力或是阻力占优势，不同尺寸的粒子具有不同的平衡位置从而能够分离。如图5E所示，10μm大小的粒子保持惯性聚焦而1μm大小的粒子跟随流体流。粒子包括活的或生物粒子如细胞、细菌、原生动物、病毒，和类似物，还可以包括非生物粒子如珠子(例如玻璃、聚苯乙烯、PMMA等)，其可以可选地被官能化或与其他试剂结合。 [0092] 平台还可以用于转换或交换粒子周围的液体。例如，平台可以使特定流体流与粒子接触。例如，这可以包括裂解缓冲液或染色液。溶液交换可以用于去除最初围绕粒子的缓冲液或其它载液(例如，清洗围绕细胞的DMSO，清洗染料，去除血小板或毒素)。图5D示出了在入口处最初包含在一种流体(黑暗的)中的粒子，然后与靠近出口的另一种流体交换。最初的，黑暗的流体横向(侧向，laterally)移动远离中心线。 [0093] 图6A示出了用于交换围绕粒子20的流体的微流体通道12。含有粒子20的流体22输入到微流体通道12的第一输入24中。通过两个额外的输入26、28建立了鞘流。一个输入26用于传送反应缓冲液30，而另一个输入用于传送清洗缓冲液32。反应缓冲液30和清洗缓冲液32夹住包含粒子20的流体22进入鞘流。图6B可见通道的横截面视图显示粒子20和流体20被惯性聚焦在微流体通道12内。一个或多个操纵器的编排可以用于创建图6B的惯性聚焦状态。然后，图6C可见，流体流动经历另一个编排(编排#1)以创建横截面流动分布。如图6C所示，现在粒子20包含在反应缓冲液30中，而先前包含粒子20的流体22从中分离。所述清洗缓冲液32也被看作与粒子20分离。在这种条件下，粒子20与反应缓冲液30反应。通过改变通道的长度，可以调整或调节粒子20在反应缓冲液30内的培养时间。 [0094] 图6D示出了微流体通道12在经历另一个编排(编排#2)之后的横截面视图。编排可以包括，如本文所述，选自库的一个或多个操纵器。如图6D所示，粒子20现在包含在清洗缓冲液32内。因此，交换反应缓冲液30有利于清洗缓冲液32。包含粒子20的初始流体22也被限制在微流体通道12的一个区域。图6E示出了具有三个出口34、36，和38的微流体通道12的下游区域。第一个出口34用于捕获最初携带粒子20的流体22。在清洗缓冲液32中的粒子20被收集在第二出口36处，而第三出口38捕获所述反应缓冲液30。这种特定配置可以用于粒子20(如细胞)的抗体染色，化学官能化，固相合成反应等。 [0095] 微流体平台和方法还可以用于设计用于分裂流的系统。流分裂对两个或多个流之间界面或接触的最大化是有用的。这在筛选应用的平行化中是有用的，像流式细胞术。这种界面的形成也可以用于液-液提取。图7示出了这种实施方式的入口和出口的流动剖面。如图7所示，单个流被分成三个不同流。 [0096] 在另一个示例性应用中，微流体平台可以用在流体的微流体混合中。在流动中强变形造成了半螺旋运动(对于中心定位的柱的最简单情况)，这可以用来在高贝克来数(Peclet number)下提高混合。图8示出了流的微流体混合的横截面共焦视图。在这种情况下，在高流速(Pe＝O(105))小于3cm在仅接触几根柱子之后实现了充分混合。不需要弯曲的通道或人 字形凹槽的通道。相反，通过操纵器，像柱的添加，可以添加混合到直微流体通道12。 [0097] 在通道中编排流体流动的能力，特别是控制横截面形状、旋转，和移动流体流的运动，引入了可以用在各种应用中的基本新功能。例如，通过控制单体流的横截面形状，这种平台使得能够在专门设计的相互作用中制造新类的聚合纤维，例如自组装的连锁能力(如，VELCRO类似能力)。图9A示出了微流体通道12用于制造具有自定义的横截面形状的聚合纤维。所述装置包括三个入口42、44、46，中心入口42含有聚合物前体48。所述聚合物前体48可以是能够被光激活的PEG类前体，如PEG二丙烯酸酯，尽管也可以使用其它材料如水凝胶。外面两个入口44、46每个含有鞘液50与聚合物前体48有类似粘度和密度。例如，鞘液50可以包括PEG。图9B示出了在所述鞘液50内居中对齐的聚合物前体48的横截面视图。然后，通过利用如本文所述的操纵器的库(如柱操纵器)，编排流体(如箭头52所示)以改变其横截面形状。图9C示出了聚合物前体48在通过微流体通道12的编排的区域之后的横截面形状。横截面形状以“I”的形式，虽然可以使用能够产生的任何横截面图案。 [0098] 接下来，如图9D所示，聚合物前体48，在成形为所需的形状之后，进行聚合以生成具有在微流体通道12内成形的横截面的纤维54。如图9D所示，利用光源56暴露于光中(例如，UV光)激活聚合反应。然而，应当理解的是，也可以使用其它聚合物活化剂。例如，可以利用化学品、热辐射，或类似物激活聚合反应。出口通道58可以选择性地扩大以在该曝光步骤过程中减缓流动。 [0099] 图10A示出了用于生成三维形状的粒子20的类似技术。在这个实施方式中，微流体通道12设置有三个入口60、62、64。第一个中间入口60用来运载前体材料66。两个外部入口62、64用来利用鞘液68(与前体材料66有类似粘度)产生围绕前体材料66的鞘流。图10B示出了表示聚焦的前体材料66的横截面。然后，前体材料66通过一个或多个编排以改变前体材料66的横截面形状，例如通过利用柱操纵器。图10C可见不同形状的三个代表性实施例。一旦生成所需的流体形状，则利用在光源72和前体之间插入的掩膜70，激活所述前体材料66以固化并形成聚合物。例如，如图10D所示，光(例如UV光)穿过插在微流体通道12和光源72之间的掩膜70。光穿过掩膜70，然后激活或聚合前体材料66的一部分以 形成三维粒子20，如图10E所示。然后，“片外”(off chip)收集三维粒子20。可以形成复杂的三维形状的粒子 20。通过掩膜形状(从光)的挤出到预成型的前体材料66来定义3D形状。此外，当光在这里被描述为聚合引发剂时，其它启动方式也可以工作，例如热甚至化学暴露。 [0100] 三维形状的粒子20可以与其它粒子相互作用，其它粒子是通过装置分别地创建，或相反，流过允许3D识别和自组装的微流体通道12。所创建的粒子20可以具有高表面与体积比，可用于收集分析物或提供材料。 [0101] 微流体通道12还可以用于创建用于光激发和/或询问的聚焦的流体流。惯性聚焦可以用于对齐在一个或多个特定位置或微流体通道12内位置的粒子或含有其它组分的特定流体流。可以聚焦所述流体在相同z-平面用于光学询问如流式细胞仪。图11A示出了用于创建聚焦的流体流的微流体通道12，该流体流用于后续光学询问如流式细胞仪。图11B示出了最初建立的鞘流横截面。微流体通道12的一半中示出了感兴趣的流体流80。为了聚焦流体，所述流体流过由一个或多个操纵器组成的编排，该操纵器在共同z-平面聚焦可以随后被询问的感兴趣的流80。图11C示出了在经历编排后的聚焦的流80。此外，编排各种具有单独折射率的流体的横截面透镜形状，可以用于光流体控制和检测。 [0102] 可以使用本文的方法和概念以受控的方式从通道的冷侧驱动流体至热点。当快速地移动流体并远离通道表面时，可以大幅度地提高热交换至最大温度梯度。图12示出了具有穿过中央区域的冷流体86的微流体通道12。微流体通道12的两个相对侧面具有热区或热点88。为了更好地从这些区域转移热量，冷流体86通过一个或多个操纵器的编排以移动冷流体86邻近热区。然后，冷流体86能够带走或吸引热量以提高热传递。在图示的实施方式中，编排将冷流体86分割为两个不同流，但应当理解的是，冷流体86不一定需要分割。例如，微流体通道12的仅一侧可以含有热点或热区域，在这种情况下冷流体86只需要横向移向微流体通道12的一侧。 [0103] 以类似于图12的实施方式的方式，可能有需要移动流体流靠近表面的实例。例如，在表面可能需要染料或反应物以提高给定的反应。作为另一个例子，通过使目标分子接近结合面，这将减慢它们靠近表面的各自的速度并提高接触概率，从而可提高捕获效率。需要限制或控制的其它反应暴露于表面并且可以在微流体通道12内建立流动以目标暴露于表面特定时间。相反，可以需要驱动流体流远离表面。例如，人们可能希望阻止物 质的非特异性结合或阻止可促进污染的蛋白质或其它目标粘附到表面。在另一个例子中，可以在表面上或靠近表面制备反应产物或副产物。流动编排可以用于去除或洗脱这些组分。 [0104] 图13A示出了包括上表面和下表面的微流体通道12的横截面视图。该上表面和下表面具有布置在其上的结合分子或物质90。结合分子或物质90选择性地结合到包含在流体94中的目标92上。目标可以包括细胞、病毒粒子、生物分子、化学物质、抗体、抗原、核酸、蛋白质等。如图13A所示，大约一半结合分子或物质90未暴露于含有目标92的流体94。如在图 13B的横截面视图中示出的，可以进行流体编排，使得具有结合分子或物质90的整个上表面和下表面暴露于含目标92的流体94中。相反，图13C示出了包含在流体98中的非特异性目标 96刻意保持远离上壁和下壁的情况，以防止反应或非特异性吸收。 [0105] 流体编排也可以用于最小化泰勒分散(Taylor dispersion)。泰勒分散是流体力学中的一个效果，其中剪切流可以增加物质的有效扩散率。泰勒分散用来在流动方向涂出浓度分布。通过阻止泰勒分散，可以在微流体通道内创建更统一的塞子以更好地控制浓度，反应时间和匀速度。例如，在特定时间从表面收集的材料或在特定时间在整体流中的材料将趋于分散在流体流动的方向随对象的流体塞沿通道通过。可以进行流体编排，以使该流动塞子进入通道内流动的相同速度区域，从而最小化任何泰勒分散。然后可以进行下游分析，由于泰勒分散，没有任何模糊的响应。 [0106] 流体编排也可以创建具有各种形状的物质或分子的梯度。梯度产生的当前方法要么是具有并行网络和高流体阻力的复杂的设计，要么是通过溶液的大规模沉积(其提供了对梯度非常有限的控制)来完成的。在更简单的平台上可以容易地形成操纵器，如柱，并提供较小流体阻力，同时确定性地定义梯度形状和位置以提供卓越控制。图14示出了具有均匀梯度的流体塞子的横截面图(上图)。图14进一步示出了两个不同编排(A和B)，分别在微流体通道12内创建流体塞子的不同梯度。通过后编排横截面图像下面示出的浓度曲线图可见编排A创建了线性梯度。通过相应的浓度曲线图可见编排B创建了具有两个局部极大值的不同的梯度。这个平台，可以潜在地创建并联或串联的多个物质的多重梯度系统，用于研究，如神经细胞上梯度效应及其通信的研究。 [0107] 本文的编排方法和装置的优点在于，可以利用标准二维(即，单层)制造技术，如具有单掩膜的PDMS复制模塑、注射成型、热压成型、激光切割，或加工技术来制造它们。这显著减少了制造时间和成本。此外，与使用主动控制(如，电极)的现有技术方法正好相反，在流场中不需要复杂的外部装置来诱导运动或梯度。这转化为更少组件并减小了装置失败或故障的可能性，这大大提高了平台的稳定性和可靠性。 [0108] 基于柱的系统的一个重要特性是操作在很宽的流速和雷诺数(Re～6-60)范围具有类似规模的横向流体变形，这引入了许多优点。第一，因为系统具有低流速灵敏度，对于相对较大范围的流速，最终产品将能够重复其操作，从而具有大的公差(tolerance)。这种优点使其更可靠和成本更低，因为系统越敏感，应该越受控制，并且越受控制，成本将越高。第二，这使得系统在相关界面时间常数的很宽范围工作，这对具有各种动力学的化学/生物应用特别有用。此外，这种在大范围流速的均一操作在不同整体通道尺寸内允许柱/柱子模式的顺序组装，即，流体在其中已经大幅加速或放缓，而无需精确模拟。可替代地，库可以扩展以包含在不同流速计算的操纵器，以处理扩展或分裂通道并在不同雷诺数或以不同操作模式编排。 [0109] 如本文所述，取决于系统条件(Re，柱直径(D/w)，和通道纵横比(h/w))系统可以表现出不同操作模式。这意味着在高流速，流型可以是不同的并且二次流的数量在通道中可以加倍。系统可以使用的高流速也转化为非常高的流通量。 |
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