微流體操控之循環進樣
瀏覽次數:4236 發布日期:2020-5-11
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在細胞培養或器官培養中了在微流控芯片內模擬生物體內環境,除了溫度、濕度和酸堿度等條件之外,還需要模擬生物體內如血液循環之類的流體流動,盡可能的為細胞提供與在生物體內一致的培養環境,同時,在流體循環過程中,也方便收集細胞產物。此外,在做一些微流體的過濾實驗時,也需要進行流體循環,如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細胞時,通過流體循環使全血多次穿過全血過濾膜,可提高紅細胞濾除率。
微流體循環中,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,實現微流體循環的常見方案有以下3種:
1.利用循環模組實現微流體循環。
2.利用兩向六位閥(L-Switch)實現微流體循環。
3.利用注射泵結合閥門控制實現微流體循環。
利用循環模組實現微流體循環

系統連接示意圖如上圖所示。圖中,兩個Flow EZ壓力泵分別驅動儲液池A和儲液池B中的流體,流體被泵出后(單次只泵出儲液池A或B中的流體),依次經過2位換向閥和循環模組,通過2位換向閥和循環模組內部的流路切換,可保證流體永遠從循環模組A口流出,依次經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,之后流體再從循環模組B口流入,經過2位換向閥,最后流至儲液池A或B中。
此系統進行流體循環時,流體流向在“儲液池A-微流控芯片-儲液池B”和“儲液池B-微流控芯片-儲液池A”兩種狀態下切換。
利用兩向六位閥(L-Switch)實現微流體循環
此系統組成部件包括: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兩個儲液池。其連接方式如下圖所示。
此系統進行微流體循環時,會在位置1和位置2兩種狀態下進行切換。
位置1:MFCS壓力泵將A儲液池中的流體泵出,依次經過L-Switch的port 3和port 2、流量傳感器、微流控芯片,然后再經過L-Switch的port4、port5和port6、port1,最后再流至B儲液池中。
位置2:壓力泵將B儲液池中的流體泵出,依次經過L-Switch的port1和port2、流量傳感器、微流控芯片,再經過L-Switch的port4和port3,最后流至儲液池A中。
此系統中,通過調節壓力泵驅動流體的方向與時間,結合閥門控制,實現了流體循環,同時也保證了流體在微流控芯片中以同一方向流動。
利用注射泵結合閥門控制實現微流體循環
此系統示意圖如下圖。圖中,注射泵與一個6位換向閥相連,6位換向閥的兩個閥口分別與一塊微流控芯片和一個儲液池相連,微流控芯片和儲液池相連。
此系統工作原理為:首先,注射泵通過6位換向閥與儲液池相連,注射泵將儲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,最后于儲液池中收集,依次往復,從而實現流體循環。上圖中的狀態為:注射泵正往微流控芯片中泵入樣本。
此系統進行微流體循環時,流量控制精確,使用單個儲液池便可實現流體循環。另外,當把6位換向閥的其余閥口使用起來,可實現5種流體于同一芯片中的循環進樣,不過,其缺點在于,在使用注射泵“吸推”操作時,會存在一定的的時間間隔和交叉污染。