微流體操控之循環進樣

2021-01-19 北京燕京電子 微流控技術諮詢

在細胞培養或器官培養中，為了在微流控晶片內模擬生物體內環境，除了溫度、溼度和酸鹼度等條件之外，還需要模擬生物體內如血液循環之類的流體流動，儘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晶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，流體被泵出後（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，此時，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，然後依次經過微流控晶片與流量傳感器，從而保證流體在微流控晶片中以同一方向流動，之後流體再從循環模組B口流入，經過2位換向閥，然後流至儲液池A或B中。

此系統進行流體循環時，流體流向在「儲液池A-微流控晶片-儲液池B」和「儲液池B-微流控晶片-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，微流控晶片和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、微流控晶片，然後再經過L-Switch的port4、port5和port6、port1，然後再流至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、微流控晶片，再經過L-Switch的port4和port3，然後流至儲液池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晶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晶片和一個儲液池相連，微流控晶片和儲液池相連。

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，之後，通過閥門切換，注射泵通過6位換向閥與微流控晶片相連，注射泵將流體泵至微流控晶片中，然後於儲液池中收集，依次往復，從而實現流體循環。上圖中的狀態為：注射泵正往微流控晶片中泵入樣本。

此系統進行微流體循環時，流量控制準確，使用單個儲液池便可實現流體循環。另外，當把6位換向閥的其餘閥口使用起來，可實現5種流體於同一晶片中的循環進樣，不過，其缺點在於，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汙染。

   



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