通過(guò) dLAMP-on-a-chip 的微流體分步乳化,無(wú)泵且高通量地生成單分散水凝膠珠。
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FluoSurf 4%(w/w) in HFE7500表面活性劑連續(xù)油相
4% (w/w) FluoSurf premixed in HFE 7500 was donated by Emulseo (France) and used for initial optimization experiments.
通過(guò) dLAMP-on-a-chip 的微流體分步乳化,無(wú)泵且高通量地生成單分散水凝膠珠。
階梯乳化(Step emulsification - SE)通過(guò)限制的急劇變化產(chǎn)生液滴,已成為流動(dòng)聚焦技術(shù)的潛在替代方案。 水/分散相通過(guò)淺入口通道連續(xù)泵入預(yù)先填充有油/連續(xù)相的深室中。 由于需要一個(gè)或多個(gè)泵來(lái)維持液滴生成的連續(xù)流動(dòng),以及隨之而來(lái)的高樣本量的使用,限制了該技術(shù)僅適用于研究實(shí)驗(yàn)室。 在這里,我們報(bào)告了一種無(wú)泵 SE 技術(shù),可使用 <40 μl 的樣品體積快速、高通量地生成單分散水凝膠(瓊脂糖)珠。 我們沒(méi)有使用注射泵,而是依次將油和液體瓊脂糖移入微流體 SE 裝置中,在約 2 分鐘內(nèi)生成 20000 至 80000 個(gè)瓊脂糖珠。 我們還演示了在這些珠子形成時(shí)將環(huán)介導(dǎo)的等溫?cái)U(kuò)增混合物封裝在這些珠子內(nèi)。 最后,我們使用這些珠子作為反應(yīng)室,在其中擴(kuò)增惡性瘧原蟲(chóng)和 SARS-CoV-2 的核酸。 無(wú)泵操作、微小的樣品量以及 SE 產(chǎn)生的高通量液滴使我們的技術(shù)適合即時(shí)診斷。
Pump-free and high-throughput generation of monodisperse hydrogel beads by microfluidic step emulsification for dLAMP-on-a-chip
Jijo Easo George, Riddha Manna, Shomdutta Roy, Savita Kumari, Debjani Paul
bioRxiv 2023.03.12.532292; doi: https://doi.org/10.1101/2023.03.12.532292.
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- 通過(guò) dLAMP-on-a-chip 的微流體分步乳化,無(wú)泵且高通量地生成單分散水凝膠珠。
FluoSurf 4%(w/w) in HFE7500表面活性劑連續(xù)油相
4% (w/w) FluoSurf premixed in HFE 7500 was donated by Emulseo (France) and used for initial optimization experiments.
通過(guò) dLAMP-on-a-chip 的微流體分步乳化,無(wú)泵且高通量地生成單分散水凝膠珠。
階梯乳化(Step emulsification - SE)通過(guò)限制的急劇變化產(chǎn)生液滴,已成為流動(dòng)聚焦技術(shù)的潛在替代方案。 水/分散相通過(guò)淺入口通道連續(xù)泵入預(yù)先填充有油/連續(xù)相的深室中。 由于需要一個(gè)或多個(gè)泵來(lái)維持液滴生成的連續(xù)流動(dòng),以及隨之而來(lái)的高樣本量的使用,限制了該技術(shù)僅適用于研究實(shí)驗(yàn)室。 在這里,我們報(bào)告了一種無(wú)泵 SE 技術(shù),可使用 <40 μl 的樣品體積快速、高通量地生成單分散水凝膠(瓊脂糖)珠。 我們沒(méi)有使用注射泵,而是依次將油和液體瓊脂糖移入微流體 SE 裝置中,在約 2 分鐘內(nèi)生成 20000 至 80000 個(gè)瓊脂糖珠。 我們還演示了在這些珠子形成時(shí)將環(huán)介導(dǎo)的等溫?cái)U(kuò)增混合物封裝在這些珠子內(nèi)。 最后,我們使用這些珠子作為反應(yīng)室,在其中擴(kuò)增惡性瘧原蟲(chóng)和 SARS-CoV-2 的核酸。 無(wú)泵操作、微小的樣品量以及 SE 產(chǎn)生的高通量液滴使我們的技術(shù)適合即時(shí)診斷。
Pump-free and high-throughput generation of monodisperse hydrogel beads by microfluidic step emulsification for dLAMP-on-a-chip
Jijo Easo George, Riddha Manna, Shomdutta Roy, Savita Kumari, Debjani Paul
bioRxiv 2023.03.12.532292; doi: https://doi.org/10.1101/2023.03.12.532292.
- 微流體實(shí)驗(yàn)中注射泵的脈沖和振蕩
- 大多數(shù)的微流控實(shí)驗(yàn)研究中,很多研究人員采用注射泵或蠕動(dòng)泵來(lái)泵送實(shí)驗(yàn)溶液,因?yàn)樗鼈儾僮骱?jiǎn)單且易于設(shè)置,但是注射泵和蠕動(dòng)泵都有個(gè)共同的問(wèn)題,那就是流體流動(dòng)時(shí)存在脈沖和振蕩。本文主要研究注射泵在微流體實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生流動(dòng)振蕩的原因以及如何克服這一問(wèn)題。蠕動(dòng)泵通過(guò)擠壓管道進(jìn)行工作,棍子以旋轉(zhuǎn)方式移動(dòng)。因?yàn)榱魉俸蛪毫γ}沖存在振蕩,所以流體流動(dòng)在時(shí)間上是不均勻的。有時(shí),注射泵可以產(chǎn)生類似蠕動(dòng)泵的結(jié)果,其中流速存在振蕩,這會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。當(dāng)注射器尺寸和目標(biāo)流速的組合不充分時(shí),或者當(dāng)使用低流速時(shí),會(huì)更容易觀察到流速的振蕩行為,這種振蕩行為的原因是機(jī)械的或是由機(jī)械部件造成的。在注射泵中,只有裝置的機(jī)械部分負(fù)責(zé)這些振蕩。為了移動(dòng)注射器的活塞,電動(dòng)機(jī)設(shè)置一個(gè)運(yùn)動(dòng)的環(huán)形螺桿,活塞支架設(shè)置在該螺桿上。在低流速下,電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)是可以覺(jué)察到的,因?yàn)樽⑸浔玫幕钊仨毞浅>徛匾苿?dòng)以便提供所需要的液體流速。如何限制微流體實(shí)驗(yàn)期間的流量振蕩?為您的實(shí)驗(yàn)選擇正確的注射量。Z小注射體積與注射器直徑成比例,這就是為什么較小的注射器直徑改善了流速穩(wěn)定性的原因。即使極限值取決于注射器直徑和注射泵的質(zhì)量,當(dāng)預(yù)期的穩(wěn)定性在0.1μL/min的數(shù)量級(jí)時(shí),必須考慮液體流動(dòng)振蕩的問(wèn)題。增加您微流體系統(tǒng)的彈性或流體阻力增加微流體系統(tǒng)的彈性可以使流速更平滑,這提高了流體的穩(wěn)定性,但遺憾的是,降低了系統(tǒng)的響應(yīng)性。您的流體系統(tǒng)充當(dāng)?shù)赝ǖ赖腞C濾波器,可以平滑流速。增加流體通路上的彈性或流體阻力將使您能夠平滑液體流速并Z大限度地減少流動(dòng)振蕩。導(dǎo)管的彈性可以以復(fù)雜的方式使用,以便平滑在使用注射泵時(shí)經(jīng)常觀察到的流速波動(dòng)。使用微流體無(wú)脈沖式注射泵一些制造商針對(duì)微流體的應(yīng)用而專門(mén)設(shè)計(jì)了他們自己的注射泵。這些注射泵是為低流速而加工的:電驅(qū)動(dòng)部件被分解,使得步進(jìn)運(yùn)動(dòng)不再被可察覺(jué)到,從而允許產(chǎn)生更平穩(wěn)和更無(wú)脈沖的流動(dòng)。這些泵還有高壓范圍的應(yīng)用,但是可分配的液體量通常是非常有限的。
- 微流控氣壓泵PneuWave – zhuo越的微流體流量控制
微流體的流體輸送需要引起特別的注意。PneuWave泵是一款高性能的氣壓泵,具有流量傳感和可追溯性。而且,這一切都是電動(dòng)的!
微流體輸送泵的新時(shí)代
內(nèi)部壓縮機(jī)對(duì)流體容器加壓,導(dǎo)致流體從容器內(nèi)流出。內(nèi)部流量傳感器測(cè)量通路上的流體流量。壓力和流量數(shù)據(jù)由板載微處理器監(jiān)控,微處理器在需要時(shí)會(huì)自動(dòng)對(duì)壓力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。
PneuWave氣壓泵對(duì)流體容器加壓,容器的體積范圍可以從幾個(gè)μL到大于1 L,容器采用安靜、集成的微型壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)加壓。一旦容器加壓,容器內(nèi)的流體流入管道。在線流量傳感器測(cè)量實(shí)際的流量。當(dāng)在流量控制模式下操作時(shí),流量傳感器和壓縮機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都與微處理器連續(xù)通信。基于流量傳感器讀數(shù),微處理器向壓縮機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)送命令,允許以nL分辨率進(jìn)行高度精確的流量控制。通過(guò)這種方式,可以實(shí)現(xiàn)可編程的流動(dòng)剖面?;蛘?,PneuWave氣壓泵可以在壓力控制模式下工作,其中壓縮機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置在用戶定義的值,并且不再進(jìn)行基于流量傳感器讀數(shù)的任何調(diào)節(jié)。在流量控制模式和壓力控制模式下記錄流量和壓力。
包含在PneuWave氣壓泵中:
l 集成內(nèi)部流量傳感器
l 集成內(nèi)部壓力傳感器
l 集成內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
l 集成內(nèi)部板載微處理器
l 超過(guò)用戶定義的Z大壓力時(shí)安全關(guān)閉
l 可選使用外部氣源供應(yīng)
l Falcon導(dǎo)管的壓力帽
l PC軟件
l LabVIEW VI
l 前面板顯示控制
l 可在板上存儲(chǔ)多個(gè)校準(zhǔn)
PneuWave氣壓泵的可選件:
l 各種壓力帽
l 壓力室
l 導(dǎo)管/適配器/聯(lián)合接頭
l 帶集成驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的液體隔離閥
l 用于模擬輸出,觸發(fā)和報(bào)警的I/O模塊
l 用于生成不同液體校準(zhǔn)的軟件
主要特點(diǎn)
l 內(nèi)置一個(gè)安靜的壓縮機(jī) – 全電動(dòng)!無(wú)需外部壓縮機(jī)!
l 精確、準(zhǔn)確的流體流量控制
l 納升分辨率
l 基于氣動(dòng)模式,帶集成流量傳感器的閉環(huán)
l 無(wú)脈沖流動(dòng)
l 響應(yīng)時(shí)間快,穩(wěn)定性好
l 無(wú)限制的流體儲(chǔ)液池容積
l 通過(guò)用戶友好的控制軟件實(shí)現(xiàn)可編程的流體輸送
l 可以通過(guò)前顯示器或PC軟件(獨(dú)立和LabVIEW)進(jìn)行操作
l 可配置1到8個(gè)通道
l 獨(dú)立控制或與PC同步
l 可以在流速或壓力控制模式下運(yùn)行
l 可以存儲(chǔ)多個(gè)校準(zhǔn),以便對(duì)不同液體進(jìn)行精確的流速控制
l 低死體積的流體路徑
l 兼容多種化學(xué)品
l 高性能
l 非常適用于微流體應(yīng)用
l 可選的擴(kuò)展I/O功能
流量規(guī)格參數(shù)
Nano
Micro
Milli
Milli + 5
流量范圍
0–7000 nL/min
0–50 μL/min
0–1100 μL/min
0–5.0 mL/min
標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)流量范圍
20–7000 nL/min
0.1–50 μL/min
10–1100 μL/min
0.2–5.0 mL/min
精度低于滿量程(滿量程的百分比)
0.3%
0.15%
0.2%
0.2%
滿量程以下的重復(fù)性(滿量程的百分比)
0.05%
0.01%
0.02%
0.02%
流量檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間
40 ms
流量穩(wěn)定性
低至0.1% CV*
工作溫度
10到50℃
流體連接器類型
UNF 1/4 – 28 Flat Bottom
流量傳感器材料
Quartz Glass, PEEK, Teflon, Tefzel
硼硅酸鹽玻璃,PEEK, Teflon, Tefzel
流量傳感器內(nèi)徑
150μm
430μm
1.0 mm
1.8 mm
流量傳感器內(nèi)部容積
1.5 μL
5.1μL
< 30μL
< 90μL
*相對(duì)于流體類型、導(dǎo)管和系統(tǒng)設(shè)置
想要更多了解微流控氣壓泵PneuWave的詳細(xì)詳細(xì),請(qǐng)查看鏈接:http://m.sdczts.cn/zt10926/product_294731.html
- 如何知道微流體注射泵的輸出壓力?計(jì)算得知
在各種微流體實(shí)驗(yàn)中,通常都需要了解對(duì)液體施加多大的力才能將其推出來(lái)或者是達(dá)到一定的流速。這里的“力”是指以牛頓為單位的力,而不是以壓強(qiáng)為單位的力。不過(guò),在具體的微流體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,要想實(shí)驗(yàn)一定的液體流速,必須對(duì)液體施加一定的力,這里的“力”,通常指壓力,是以壓強(qiáng)為單位的力。這兩個(gè)不同的“力”之間是通過(guò)液體的橫截面積聯(lián)系在一起的。對(duì)于微流體注射泵而言,可以從規(guī)格參數(shù)上直接查到線性力,從而知道注射泵的Z終壓力(詳細(xì)計(jì)算過(guò)程,請(qǐng)參見(jiàn) 微流控注射泵的線性力介紹);對(duì)于微流體壓力泵或壓力控制器而言,可以從規(guī)格參數(shù)上查到輸出壓力量程。
本文主要介紹了微流體注射泵對(duì)液體施加的壓力計(jì)算,從而方便更多的用戶對(duì)微流體壓力泵和微流體注射泵有一個(gè)直觀的了解。
微流體注射器壓力是指推動(dòng)塊在注射器柱塞上施加到注射器內(nèi)部液體表面積上的力的大小。為了計(jì)算壓力,根據(jù)以下簡(jiǎn)化公式將泵的線性力除以注射器內(nèi)部的面積:
其中,pi為3.1416,d是注射器內(nèi)部直徑,F(xiàn)是泵線性力。
NOTE:如果使用多個(gè)注射器,則泵線性力需要除以泵上使用的注射器數(shù)。
在計(jì)算注射泵壓力之前,我們需要知道注射泵線性力。
根據(jù)您使用的注射泵,每個(gè)推動(dòng)塊產(chǎn)生不同的力。
以下是Z大線性力的Fusion系列注射泵的列表
Fusion100 – 35 lbf
Fusion200 – 50 lbf
Fusion4000 – 65 lbf
Fusion6000 – 500 lbf
下面以Fusion系列微流體注射泵的壓力計(jì)算作為示例。
微流體注射泵Fusion100
例如:
● 2 mL注射器
● 0.40 inch直徑
● 1個(gè)注射器
壓強(qiáng)單位轉(zhuǎn)換關(guān)系
1 bar=1 kPa=1000 mbar=10^5 Pa=14.5 psi=10197.162 毫米水柱
微流體雙通道注射泵Fusion200
例如:
● 2 mL注射器
● 0.40 inch直徑
● 1個(gè)注射器
微流體注射泵Fusion200 - 可安裝10個(gè)微流體注射器
例如:
● 2 mL注射器
● 0.40 inch直徑
● 10個(gè)注射器
微流體雙通道注射泵Fusion4000
Fusion4000具有兩個(gè)獨(dú)立的注射器支架。每個(gè)注射器支架的馬達(dá)提供65lb的力。
例如:
● 2 mL注射器
● 0.40 inch直徑
● 2個(gè)注射器
微流體雙通道注射泵Fusion6000
Fusion4000具有兩個(gè)獨(dú)立的注射器支架。每個(gè)注射器支架的馬達(dá)提供65lb的力。
例如:
● 100 mL注射器
● 1.37 inch直徑
微流體注射泵Fusion6000 - 可以安裝4個(gè)注射器
例如:
● 100 mL注射器
● 1.37 inch直徑
● 4個(gè)注射器通過(guò)上述本文的介紹,恭喜您現(xiàn)在可以計(jì)算出來(lái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)正在使用的微流體注射泵對(duì)液體施加的壓力了。
- 高通量測(cè)序分的原理
- Cobalt自動(dòng)微流體壓力泵-全新升級(jí),直接使用
● 簡(jiǎn)單的壓力和真空控制
通過(guò)手動(dòng)的旋鈕操作直接實(shí)現(xiàn)精確的壓力控制
● 穩(wěn)定的流量控制
結(jié)合流量傳感器,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的可控的流體灌注。
● 直觀的用戶界面
手動(dòng)操作或電腦端軟件操作來(lái)控制壓力和流量
● 便攜、緊湊和獨(dú)立
微型工作臺(tái)尺寸,內(nèi)置壓力源,無(wú)需任何外置壓力源。
● 提供2個(gè)版本的Cobalt壓力泵
壓力量程為0到2bar的Cobalt和壓力量程為-700到1000mbar的Cobalt-Dual。
主要特點(diǎn)
優(yōu)質(zhì)的壓力和真空控制
Cobalt自動(dòng)微流體壓力泵有2個(gè)版本可供選擇。與流量傳感器結(jié)合使用時(shí),兩個(gè)版本都允許進(jìn)行氣體或流量控制。
● 0到2000mbar量程的正壓控制
● -700到1000mbar量程的正壓力和真空控制
Cobalt技術(shù)提高了微流體儀器的良好性能,使其更加易于使用。Cobalt自動(dòng)微流體壓力泵是基于OB1 MK4控制器而設(shè)計(jì),使用基于壓電技術(shù)的壓力調(diào)節(jié)。
與注射泵或蠕動(dòng)泵相比而具有的獨(dú)特性能
與微流體注射泵或蠕動(dòng)泵相比,Elveflow Cobalt自動(dòng)微流體泵具有卓越的流體驅(qū)動(dòng)性能。由于其不使用機(jī)械部件來(lái)產(chǎn)生壓力,因此,Cobalt產(chǎn)生高精度的氣體壓力來(lái)平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)。
當(dāng)Cobalt壓力泵與MFS流量傳感器結(jié)合使用時(shí),其可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的液體流量控制:
● 0-5mL/min流量范圍內(nèi)的高穩(wěn)定性(water test):3.5nL/min(MFS2)到1μL/min(MFS5)
● 0-5mL/min流量范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度(water test):20nL/min(MFS2)到10μL/min(MFS5)
自動(dòng)和獨(dú)立的儀器:無(wú)需外置氣源和真空泵供氣
Cobalt自動(dòng)微流體壓力泵是您實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的理想設(shè)備。它內(nèi)置了壓力源(和真空源),因此,不需要外部空氣壓縮機(jī)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)氣瓶或真空泵的氣體供氣。同時(shí),其設(shè)計(jì)最大限度地減少了振動(dòng)和噪音。
嵌入式用戶界面
無(wú)需外部軟件即可完全控制Cobalt的直觀硬件,任何用戶都可以通過(guò)手動(dòng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)液體流量的壓力驅(qū)動(dòng)和流量控制。
一個(gè)基本示例:微流體芯片灌注
應(yīng)用領(lǐng)域
Cobalt壓力泵是優(yōu)質(zhì)的微流體控制儀器,具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域:
● 片上實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)
● 基準(zhǔn)測(cè)試或表征(芯片、傳感器、過(guò)濾器等)
● 機(jī)械生物學(xué)(細(xì)胞限制、組織工程等)
● 細(xì)胞灌注
- 安泰高壓放大器在高通量微液滴分選中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)名稱:高壓放大器在微液滴高通量液滴分選實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模夯谖⒁旱蔚膯渭?xì)胞測(cè)序通量高,交叉污染程度低,被廣泛應(yīng)用于單細(xì)胞分析,由于液滴在生成時(shí)液滴內(nèi)包裹細(xì)胞與微珠的情況服從雙泊松分布,為保證有效樣本純度,造成了樣本損失問(wèn)題與有效樣本比例過(guò)低的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題,本論文設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)了一種高通量液滴分選與融合的方案,旨在解決由雙泊松分布問(wèn)題造成的樣本損失。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備:微流注射泵,激光器沒(méi)數(shù)據(jù)采集卡,信號(hào)發(fā)生器,ATA-2161高壓放大器,示波器,高通濾光片。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程:
(1)細(xì)胞分選方案設(shè)計(jì);
如下圖所示為熒光激發(fā)液滴分選方案設(shè)計(jì)原理圖,液滴在高速通過(guò)熒光檢測(cè)的光斑位置處時(shí),陽(yáng)性液滴被激光激發(fā)發(fā)出熒光,熒光經(jīng)物鏡以及光路射入PMT陰極,經(jīng)PMT放大后傳入信號(hào)采集系統(tǒng),觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器,輸出一段恒定的交流電壓,后再經(jīng)ATA-2161高壓放大器放大為高頻高壓交流電,加在電極兩端用于對(duì)液滴施加介電泳力。
液滴分選方案實(shí)驗(yàn)原理圖
(2)FADS 系統(tǒng)搭建。
主要由三部分組成:微流控芯片、光電檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)模塊。
系統(tǒng)實(shí)物圖
將生成好的液滴置入注射器中,倒置使液滴全部懸浮于液面以上,設(shè)置體積流速為20μL/h將液滴從水相入口注入,取1mL油作為連續(xù)相以700μL/h體積流速?gòu)膶?duì)應(yīng)入口注入。將芯片置于倒置顯微鏡載物臺(tái)上,并調(diào)整位置使得激光光斑垂直照射在流道中央,最后固定芯片位置,持續(xù)注射液滴,觀察Labview前面板上的熒光檢測(cè)信號(hào)與高速攝像機(jī)拍攝畫(huà)面,調(diào)節(jié)高壓放大器放大倍數(shù),使得液滴在不破裂的情況下能夠被完整地拉入陽(yáng)性流道。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
在正常狀態(tài)下,液滴在油加速后高速流過(guò)流道,沒(méi)有包裹熒光微球的液滴沒(méi)有激活電極,所以在流場(chǎng)曳力作用下流入較寬的默認(rèn)流道;如圖b所示,當(dāng)包裹著16微米熒光微球的液滴經(jīng)過(guò)光斑檢測(cè)區(qū)域時(shí),微球被激發(fā)發(fā)出熒光,被高速攝像機(jī)與PMT捕捉,而后通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)激活電極,電極給與液滴-一個(gè)正介電泳力,將液滴拉入較為窄的分選流道,如圖c中被拉入分選流道的液滴即為圖b中的發(fā)光液滴。以此完成液滴高通量分選。
通過(guò)分選包裹著488nm熒光微球的液滴,從理論_上實(shí)現(xiàn)了基于介電泳的熒光激發(fā)液滴分選,且準(zhǔn)確率較高。
實(shí)驗(yàn)中用到的高壓放大器ATA-2161主要指標(biāo):
本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰整理發(fā)布,安泰高壓放大器廣泛應(yīng)用于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)、超聲波測(cè)試、聲吶系統(tǒng)應(yīng)用和MEMS測(cè)試等,如果想了解高壓放大器更多應(yīng)用,歡迎訪問(wèn)安泰測(cè)試網(wǎng)。
- 微流控注射泵無(wú)脈動(dòng)的關(guān)鍵是分辨率
在我們的#CETONIacademy部分中,我們將開(kāi)始定期討論微流體的基礎(chǔ)知識(shí)。該系列以“無(wú)脈動(dòng)”一詞開(kāi)頭,因?yàn)樵谖⒘黧w中,沒(méi)有什么比恒定的流體流動(dòng)更重要的了。
那么,什么是“無(wú)脈動(dòng)”?
微流體領(lǐng)域的特點(diǎn)是應(yīng)用涉及在同樣小的腔體中的極少量流體。許多應(yīng)用(例如在流動(dòng)化學(xué)中發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用)需要穩(wěn)定,無(wú)脈動(dòng)的流體流動(dòng),以確保即使在很短的時(shí)間間隔內(nèi)也能保持連續(xù)的混合比。在生物化學(xué)應(yīng)用中分隔流的創(chuàng)建和操縱也需要這種流體流動(dòng)的一致性。
在微流體中,術(shù)語(yǔ)“脈動(dòng)”表示實(shí)際流量的振蕩,否則其平均值可能是正確的。在微流體應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的極小流速下(相對(duì)而言),脈動(dòng)可能很強(qiáng),并對(duì)小規(guī)模過(guò)程產(chǎn)生負(fù)面影響。即使機(jī)械組件無(wú)法提供完全無(wú)脈動(dòng)的性能,也可以將脈動(dòng)減小到不再能被現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備檢測(cè)到的程度,或者不再對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用過(guò)程產(chǎn)生影響。這種狀態(tài)稱為“無(wú)脈動(dòng)”。
Pulsation characteristics (dosing of a fluid stream of 5μl/s with fluorescent colouring)
pictures Friedrich-Schiller-University Jena
拐彎處開(kāi)車-閉上眼睛
注射泵允許使用自定義尺寸的活塞以一定速度移動(dòng)并通過(guò)位移來(lái)進(jìn)行流體的體積傳輸。為了用注射泵產(chǎn)生恒定的流量,活塞的橫向運(yùn)動(dòng)必須保持極其一致。在這方面,通常常規(guī)的注射泵是很難實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)槠潋?qū)動(dòng)部分的分辨率受到限制。反過(guò)來(lái),這也導(dǎo)致脈動(dòng)的產(chǎn)生。但是,泵的測(cè)量元件(編碼器)的分辨率確是至關(guān)重要的。
活塞的橫向運(yùn)動(dòng)必須由受控的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生。通常,電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)。位置控制器以固定的小間隔檢查實(shí)際位置或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度,并將其與各自的目標(biāo)位置進(jìn)行比較。實(shí)際值與目標(biāo)值之間的偏差決定了電機(jī)所需的控制量,這種偏差取決于操縱電機(jī)的電流。分辨率低的位置傳感器會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的測(cè)量間隔,特別是在速度較慢的情況下。因此,控制器以相對(duì)較長(zhǎng)的間隔接收有關(guān)活塞的實(shí)際位置的信息,這會(huì)使控制校正變得復(fù)雜,并導(dǎo)致速度波動(dòng)。
以下示例將使這一點(diǎn)更加清楚。 想象一下一個(gè)控制電路,該電路規(guī)定汽車駕駛員必須行駛一定距離,但是每?jī)擅腌娭荒鼙犻_(kāi)眼睛以檢查其位置并進(jìn)行路線校正。 如果實(shí)驗(yàn)以20 km / h的速度在直線軌道上進(jìn)行,那么它將很好地進(jìn)行。 但是,如果駕駛員必須轉(zhuǎn)彎,則成功的可能性就會(huì)大大降低。 車輛的路徑可能類似于多邊形的形狀,而不是曲線的形狀,因?yàn)楫?dāng)睜開(kāi)眼睛時(shí),駕駛員將被迫對(duì)其位置進(jìn)行強(qiáng)有力的校正以保持在正軌上。
Z高分辨率–Z高質(zhì)量
注射器驅(qū)動(dòng)器中的低采樣率會(huì)導(dǎo)致恒定的校正,這是通過(guò)增加或降低電動(dòng)機(jī)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 這會(huì)阻止平滑且平穩(wěn)的運(yùn)行并導(dǎo)致脈動(dòng)。
因此,CETONI使用Z高質(zhì)量的組件,并將其注射泵與分辨率在亞微米范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器配合使用。 結(jié)果,我們驅(qū)動(dòng)器的脈動(dòng)是如此微小,以至于在當(dāng)今的微流體應(yīng)用中微不足道。 因此,neMESYS注射泵適合具有Z高精確度要求的微流體應(yīng)用。
- 乳化泵里加什么機(jī)油
- Alginate藻酸鹽微珠的水凝膠制備套裝-開(kāi)箱即用&包含全
Alginate藻酸鹽微珠的水凝膠制備套裝-開(kāi)箱即用&包含全部組件
開(kāi)箱即用的藻酸鹽微珠產(chǎn)生系統(tǒng),進(jìn)行水凝膠顆粒產(chǎn)生所需的所有知識(shí)!
● 非常容易的產(chǎn)生微米尺寸的海藻酸鈉微珠
參考應(yīng)用指南,利用生物海藻珠的微流控套裝僅需要開(kāi)箱、連接設(shè)備及開(kāi)始實(shí)驗(yàn)三個(gè)步驟便可產(chǎn)生您所需要的海藻酸鈉磁珠。
● 可重復(fù)性&高度單分散性
產(chǎn)生單分散性的水凝膠珠(PDI<5%)
● 適用于的生物醫(yī)學(xué)和藥物學(xué)應(yīng)用
包括藥物輸送、傷口愈合、細(xì)胞&組織培養(yǎng)
使用我們的多合一水凝膠顆粒生成系統(tǒng),便可輕松、簡(jiǎn)單的產(chǎn)生藻酸鹽珠。
基于我們的高精度OB1壓力&流量控制器,該多合一解決方案包含研究人員開(kāi)箱即用的建立自己的藻酸鹽珠生成系統(tǒng)的所有必需部件。與其他水凝膠顆粒生產(chǎn)技術(shù)相比,其帶來(lái)了微流體的許多好處,包括出色的單分散性、球形、可重復(fù)性和高通量。
特點(diǎn)&優(yōu)勢(shì)
標(biāo)準(zhǔn)藻酸鹽珠產(chǎn)生套裝包含一個(gè)泵送通道,使藻酸鹽水溶液相流動(dòng),另一個(gè)泵送通道,使連續(xù)油相通過(guò)液滴產(chǎn)生芯片,從而在油相中生成藻酸鹽液滴。液滴尺寸將由芯片通道尺寸和兩相的流速比決定。借助多個(gè)流量傳感器MFS或BFS,還可以實(shí)時(shí)測(cè)量液體流量。
有關(guān)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)參閱我們的應(yīng)用筆記!
為什么微流體適合藻酸鹽珠實(shí)驗(yàn)?
微流體技術(shù)帶來(lái)了可重復(fù)性和對(duì)顆粒或液滴尺寸的控制,這是其他任何技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。具有恒定大小和流速控制的連續(xù)水凝膠珠的產(chǎn)生,可實(shí)現(xiàn)高度單分散性的顆粒(PDI<5%)。
此外,微流體技術(shù)是處理超小體積并控制進(jìn)入每個(gè)液滴或微珠的理想技術(shù),其允許您可以輕松靈活地產(chǎn)生具有相同包裹物的相同載體。
配置您自己的藻酸鹽珠套裝
1、選擇正確的參數(shù)以便獲得所需要的藻酸鹽珠尺寸
Elveflow提供了一種特定的芯片,可讓您產(chǎn)生各種尺寸、形狀和材料的微珠。
2、選擇您的儲(chǔ)液池大小
您是在處理小樣品,還是在研究產(chǎn)生100×mL的水凝膠珠溶液?Elveflow提供了一系列與我們的OB1流量控制器兼容的儲(chǔ)液池,從1.5mL Eppendorf管到100mL瓶子。
3、選擇油相和表面活性劑
為了產(chǎn)生單分散性且穩(wěn)定的藻酸鹽珠,Elveflow提供了多種油和表面活性劑。有關(guān)更多詳細(xì)信息,請(qǐng)參考此應(yīng)用筆記!
對(duì)高度單分散性的水凝膠珠產(chǎn)生感興趣嗎?
基于水凝膠的輸送/遞送系統(tǒng)在許多領(lǐng)域(從封裝、保護(hù)到生物活性劑的釋放)正在尋找越來(lái)越多的應(yīng)用,例如制藥、補(bǔ)品、食品工業(yè)、細(xì)胞/細(xì)菌/微生物培養(yǎng)和植入以及基于細(xì)胞的基因在生物學(xué)研究中的應(yīng)用。高度單分散的藻酸鹽液滴,尺寸在50μm范圍內(nèi)。Elveflow team的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
您是否有興趣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行水凝膠珠產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)?請(qǐng)聯(lián)系我們,為您定制適合您自己實(shí)驗(yàn)需求的專用水凝膠珠產(chǎn)生的應(yīng)用套裝。
應(yīng)用領(lǐng)域
● 單乳液
● API包裹/包覆
● 單細(xì)胞包裹/包覆
● 雙乳液
● 藥物輸送
● 細(xì)胞培養(yǎng)
● 水凝膠珠產(chǎn)生
● 泡沫/泡棉
生物海藻微珠套裝的規(guī)格
標(biāo)準(zhǔn)藻酸鹽珠產(chǎn)生套裝包含以下組件:
● OB1壓力&流量控制器(兩通道,量程范圍從0到2000mbar)
● 2個(gè)流量傳感器MFS(量程范圍從0-7μL/min),科式流量計(jì)BFS可以獲得更好的性能。
● 魯爾鎖定起始套件+1/32”軟管+1/32”套管或壓環(huán)+23G鋼針
● 2個(gè)15mL儲(chǔ)液池
● 微流體芯片(疏水通道)
● 1小瓶液滴油
● 控制和自動(dòng)化軟件ESI
● 用戶指南,其中包括珠子大小尺寸圖,使您可以選擇合適的流速以獲得所需要的珠子尺寸。
可選項(xiàng):
● 額外的泵送壓力通道
● 額外的流量傳感器
● 電腦
● 顯微鏡和照相機(jī)
更多參考資源How does microfluidics alginate beads production work?
Researchers’ opinion on droplet generation in microfluidics: syringe pumps or pressure control ? [Review]
Generate droplets in microfluidics capillary [Application Note]
Droplet Sequencing (Drop-Seq) [Review]
Microfluidic flow focusing droplet generation [Application Note]
How to perform microfluidic droplets on demand [Application Note]
How to perform microfluidic droplets with droplet generation pack [Application Note]
Detection of fluorescent droplets using Optoreader
參考出版物
High-Throughput Step Emulsification for the Production of Functional Materials Using a Glass Microfluidic Device, Macromolecular Journals, D. Weitz et al.
Controllable generation and encapsulation of alginate fibers using droplet-based microfluidics, Lab on a Chip, Nov 2015, A. J. deMello et al.
Image-based closed-loop feedback for highly mono-dispersed microdroplet production
Scientific Reports, Sept 2017, G. Whyte et al.
Negative Pressure Induced Droplet Generation in a Microfluidic Flow-focusing Device
Analytical Chemistry, Feb 2017, Say Hwa Tan et al
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近年來(lái),微流控技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用于快速診斷的免疫分析方面。目前,用于免疫診斷的技術(shù)有抗體間的分子相互作用SPR檢測(cè)、光學(xué)生物檢測(cè)方法、電化學(xué)生物檢測(cè)方法、力學(xué)生物檢測(cè)方法,這些通常是通過(guò)基于熒光的或電化學(xué)技術(shù)完成的,其費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。
本次網(wǎng)絡(luò)課堂主要介紹了結(jié)合微流控技術(shù)的磁學(xué)生物免疫檢測(cè)方法。使用不同濃度的納米顆粒以及不同結(jié)構(gòu)的微流體芯片通道,然后使用混頻磁檢測(cè)技術(shù),對(duì)于20 nm核芯大小的MNP,LOD為15 ng / μL,樣品體積為14 μL,對(duì)于20 nm核芯大小的MNP,可以直接檢測(cè)出來(lái)的ZDLOD濃度為15 ng / μL,這相當(dāng)于一滴血的體積量。同時(shí),樣品消耗量少、檢測(cè)速度快且設(shè)備外形體積小,易于攜帶。
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