微流體操控之循環(huán)進(jìn)樣
瀏覽次數(shù):3406 發(fā)布日期:2020-5-11
來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
在細(xì)胞培養(yǎng)或器官培養(yǎng)中了在微流控芯片內(nèi)模擬生物體內(nèi)環(huán)境,除了溫度、濕度和酸堿度等條件之外,還需要模擬生物體內(nèi)如血液循環(huán)之類的流體流動(dòng),盡可能的為細(xì)胞提供與在生物體內(nèi)一致的培養(yǎng)環(huán)境,同時(shí),在流體循環(huán)過程中,也方便收集細(xì)胞產(chǎn)物。此外,在做一些微流體的過濾實(shí)驗(yàn)時(shí),也需要進(jìn)行流體循環(huán),如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細(xì)胞時(shí),通過流體循環(huán)使全血多次穿過全血過濾膜,可提高紅細(xì)胞濾除率。
微流體循環(huán)中,需保證流體在微流控芯片中的流向一直保持不變,一般來講,實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)的常見方案有以下3種:
1.利用循環(huán)模組實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
2.利用兩向六位閥(L-Switch)實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
3.利用注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
利用循環(huán)模組實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)
系統(tǒng)連接示意圖如上圖所示。圖中,兩個(gè)Flow EZ壓力泵分別驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液池A和儲(chǔ)液池B中的流體,流體被泵出后(單次只泵出儲(chǔ)液池A或B中的流體),依次經(jīng)過2位換向閥和循環(huán)模組,通過2位換向閥和循環(huán)模組內(nèi)部的流路切換,可保證流體永遠(yuǎn)從循環(huán)模組A口流出,依次經(jīng)過微流控芯片與流量傳感器,從而保證流體在微流控芯片中以同一方向流動(dòng),之后流體再從循環(huán)模組B口流入,經(jīng)過2位換向閥,最后流至儲(chǔ)液池A或B中。
此系統(tǒng)進(jìn)行流體循環(huán)時(shí),流體流向在“儲(chǔ)液池A-微流控芯片-儲(chǔ)液池B”和“儲(chǔ)液池B-微流控芯片-儲(chǔ)液池A”兩種狀態(tài)下切換。
利用兩向六位閥(L-Switch)實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)
此系統(tǒng)組成部件包括:MFCS多通道壓力泵,兩向六位閥(L-Switch),流量傳感器,微流控芯片和A 、B兩個(gè)儲(chǔ)液池。其連接方式如下圖所示。
此系統(tǒng)進(jìn)行微流體循環(huán)時(shí),會(huì)在位置1和位置2兩種狀態(tài)下進(jìn)行切換。
位置1:MFCS壓力泵將A儲(chǔ)液池中的流體泵出,依次經(jīng)過L-Switch的port 3和port 2、流量傳感器、微流控芯片,然后再經(jīng)過L-Switch的port4、port5和port6、port1,最后再流至B儲(chǔ)液池中。
位置2:壓力泵將B儲(chǔ)液池中的流體泵出,依次經(jīng)過L-Switch的port1和port2、流量傳感器、微流控芯片,再經(jīng)過L-Switch的port4和port3,最后流至儲(chǔ)液池A中。
此系統(tǒng)中,通過調(diào)節(jié)壓力泵驅(qū)動(dòng)流體的方向與時(shí)間,結(jié)合閥門控制,實(shí)現(xiàn)了流體循環(huán),同時(shí)也保證了流體在微流控芯片中以同一方向流動(dòng)。
利用注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)
此系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中,注射泵與一個(gè)6位換向閥相連,6位換向閥的兩個(gè)閥口分別與一塊微流控芯片和一個(gè)儲(chǔ)液池相連,微流控芯片和儲(chǔ)液池相連。
此系統(tǒng)工作原理為:首先,注射泵通過6位換向閥與儲(chǔ)液池相連,注射泵將儲(chǔ)液池中的流體吸至注射器中,之后,通過閥門切換,注射泵通過6位換向閥與微流控芯片相連,注射泵將流體泵至微流控芯片中,最后于儲(chǔ)液池中收集,依次往復(fù),從而實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)。上圖中的狀態(tài)為:注射泵正往微流控芯片中泵入樣本。
此系統(tǒng)進(jìn)行微流體循環(huán)時(shí),流量控制精確,使用單個(gè)儲(chǔ)液池便可實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)。另外,當(dāng)把6位換向閥的其余閥口使用起來,可實(shí)現(xiàn)5種流體于同一芯片中的循環(huán)進(jìn)樣,不過,其缺點(diǎn)在于,在使用注射泵“吸推”操作時(shí),會(huì)存在一定的的時(shí)間間隔和交叉污染。