国产三级在线看完整版-内射白嫩大屁股在线播放91-欧美精品国产精品综合-国产精品视频网站一区-一二三四在线观看视频韩国-国产不卡国产不卡国产精品不卡-日本岛国一区二区三区四区-成年人免费在线看片网站-熟女少妇一区二区三区四区

儀器網(wǎng)(yiqi.com)歡迎您!

| 注冊2 登錄
網(wǎng)站首頁-資訊-話題-產(chǎn)品-評測-品牌庫-供應商-展會-招標-采購-知識-技術-社區(qū)-資料-方案-產(chǎn)品庫-視頻

問答社區(qū)

微流控技術中的通量是怎么算的

梅子0327 2017-08-05 14:01:40 868  瀏覽
  •  

參與評論

全部評論(1條)

  • sunqing0718 2017-08-06 00:00:00
    注意事項:1、德蘭梅爾DE1809系列反滲透膜必須保存于室溫不可存放在陽光下直射。 2、如果聚乙烯袋損壞,必須添加新的防腐劑溶液(亞硫酸氫鈉)并氣密密封以防止干燥和微生物生長。 3、反滲透膜元件在運行diyi個小時,應將沖洗出的防腐液廢水排出。 4、所有的膜元件出廠前都經(jīng)過嚴格測試,并使用1.0%的亞硫酸氫鈉(冬天時還要添加10%的丙二醇防凍液)溶液進行儲藏處理,采用真空包裝,裝為硬紙箱。 產(chǎn)品特點:1、高水通量和高脫鹽率。 2、化學穩(wěn)定性好:pH2-11。 3、使用壽命長。 4、可使用壓力范圍廣泛(20-150psi)。 5、可使用溫度范圍廣泛(4-45℃)。

    贊(1)

    回復(0)

    評論

熱門問答

微流控技術中的通量是怎么算的
 
2017-08-05 14:01:40 868 1
微流控技術的重要應用
 
2018-11-15 01:25:01 629 0
高速攝像機在微流控技術中的應用

      多相微流控系統(tǒng)是包含兩種及兩種以上流體或相態(tài)的微流控系統(tǒng),其流道的典型尺度在納米到亞毫米量級。因其所需流體量少,熱質傳輸響應速率快,產(chǎn)生污染物少等優(yōu)點,被應用于熱控、生物芯片、YL、化工、能源等各個領域。但因流體細小、速度快,存在研究時無法直接清晰觀測其流體運動狀態(tài)和流體運動流速的痛點。


       中科院化學所喬燕教授研究多相微流體試驗時,利用千眼狼高速攝像機與顯微鏡組合拍攝觀察微流體中液滴狀態(tài)及液體流速。此次試驗將高速攝像機通過C口轉接環(huán)連接顯微鏡鏡頭上方,以10倍放大倍數(shù)清晰拍攝微流體控制過程,如圖1所示。

圖1 試驗現(xiàn)場

       高速攝像機可以每秒1000~10000幀的速度記錄,可拍攝整個流體流動過程的動態(tài)畫面,并能取得精確的微流體尺寸和速度信息。

       試驗中通過千眼狼高速攝像分析系統(tǒng)慢放觀看微流體中液滴運動過程,如圖2所示,并分析得到微流體試驗時液相油相不同配比流速時的實驗數(shù)據(jù),包括液滴直徑,液滴數(shù)量等相關數(shù)據(jù)。

圖2 慢放幀畫面


       多相微流體系統(tǒng)研究對微流控技術發(fā)展非常關鍵。如何建立多相微流體系統(tǒng)相關研究基礎理論,解析其反應過程與機制,實現(xiàn)對流體流動及反應的JZ調(diào)控,高速攝像機及測量技術可在此研究過程中發(fā)揮重要作用。


2020-09-15 10:53:49 412 0
微流控技術的材料和微加工方法
 
2018-11-13 09:28:51 484 0
微流控流動化學-微流控OB1壓力進樣泵的微流體控制
流動化學(Flow Chemistry)又被稱為微化學或連續(xù)流動化學,其為化學研究和發(fā)展提供了一個嶄新的、高產(chǎn)且快速的手段。流動化學提供了一種在連續(xù)流動狀態(tài)下而不是在傳統(tǒng)的批量固定反應器中進行化學合成的新途徑。在一個流動系統(tǒng)中,一個給定的化學反應發(fā)生在一個微反應器中,該微型系統(tǒng)集合了多個亞毫米的通道。反應物被不斷的注入到微反應器中,在其中混合、發(fā)生化學反應,所產(chǎn)生的產(chǎn)品也被不斷的收集。微反應器的內(nèi)體積通常小于1毫升。此外,單個微反應器可按照一定的次序進行固定安排以形成有效的微流體化工廠。微反應器的小尺寸提供了高比表面積-體積,從而使其比傳統(tǒng)的分批處理反應器能更有效地混合及高溫、高質量的傳遞更多,從而Z終得到有著更高產(chǎn)量、更少雜質的質優(yōu)制品。
流動化學的優(yōu)勢
1、精確的溫度控制(-100℃ - 250℃)
2、混合快速
3、清潔的反應:產(chǎn)物完全與反應物分離,無過度反應。
4、反應快速:通過加壓、加熱等條件可使反應速率提高多倍以上。
5、安全的使用活性劑或有毒試劑:由于實際反應的體積很?。ㄍǔP∮?0mL),從而可以更安全的使用危險試劑。此外,良好的熱轉移優(yōu)勢可以對流體進行快速的散熱,從而確保溫度穩(wěn)定。
6、易于放大:可進行克級、百克級、千克級的連續(xù)放大反應。
7、易于進行多相反應:固相、液相和氣相均可作為反應物。
8、可一次性完成多步反應:將反應器按照次序排列在一起,調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)的流速和反應時間,可以一次性完成所有的反應。
9、易于自動化與占用空間小
本博文介紹的流動化學實驗具有如下幾個優(yōu)勢
(1)無脈沖
實驗過程中完全穩(wěn)定的流速。采用壓電技術的OB1壓力控制器可以快速、穩(wěn)定的控制微反應器內(nèi)的流體流動。
(2)控制每個試劑的濃度
改變每個樣品的濃度
(3)裝置自動化
數(shù)天內(nèi)自動進行測試
微流體作為化學合成工具的出現(xiàn)已經(jīng)成熟,特別是在工業(yè)技術方面。與傳統(tǒng)技術相比,它具有許多優(yōu)點比如試劑消耗量小、提高選擇性、反應易于清理、反應迅速及占用空間小等。
流動化學的應用
1、聚合物合成
2、有機合成
3、片內(nèi)試劑混合
4、綠色化學
5、藥物發(fā)現(xiàn)
6、樣品制備
7、藥物篩選
流動化學裝置


(1)專用于流動化學的微流體系統(tǒng)
Elveflow提供了專用于流動化學和樣品制備的獨特系統(tǒng)。這種完全集成的解決方案包括創(chuàng)建連續(xù)流量和監(jiān)控流量所需的所有元素。

(2)混合18種不同的試劑
適用于需要以不同量混合不同組分的實驗
使用兩個11 ports/10 positions valves,可以混合多達18種不同的試劑(洗滌順序需要每個選擇閥對應一個樣品瓶)。微流體科里奧利力流量傳感器BFS的使用確保了對質量注射的精細控制并精細調(diào)節(jié)注入的不同液體的比例。然后,芯片出口處使用微流體3/2 valve允許將混合芯片的輸出引導至廢物收集器中,以便對感興趣的化合物組分進行后續(xù)的逐步清洗。
(3)反應器-混合芯片
Elveflow微流控OB1壓力控制器快速、精確、穩(wěn)定的流體控制視頻介紹
以上視頻展示了控制器的穩(wěn)定性。我們在通道內(nèi)通入三種不同的液體,并wan美調(diào)節(jié)不同液體的比例。其對于前面提到的應用特別有用。
實驗優(yōu)勢
1、用于昂貴樣品的小樣品瓶
2、用于長期實驗的大樣品瓶
3、一次性零件
4、洗滌步驟(無交叉污染)
5、模塊化、可升級和可擴展
6、流動注射精度為0.2%
7、自動注射
8、占用空間小
9、高度化學兼容性(PEEK,Stainless steel)
實驗結論
與流體化學和樣品制備的常規(guī)技術相比,微流體具有許多優(yōu)點,其為新應用和更好的控制鋪平了道路。
法國Elveflow高精密微流控儀器全家照,總有一款可以滿足您的實驗需求。此外,您還可以享受到更高端、更高級的本地化的應用技術服務,可確保您的實驗暢通無阻。我們時刻與您在一起。


2019-08-19 17:21:45 582 0
微流控用于活細胞成像的細胞培養(yǎng)-Elveflow微流控灌注套

利用微流控技術在微流控芯片通道內(nèi)進行實時的細胞培養(yǎng)對很多生物學、醫(yī)學等領域的工作人員來講是一個重大的挑戰(zhàn)和機會,通過該技術可以大規(guī)模的降低實驗耗材消耗,提高實驗轉化效率,模擬實際生物環(huán)境下的細胞生長行為等。在科學研究和工業(yè)應用中,活細胞成像的細胞培養(yǎng)都具有較大的應用前途,那么現(xiàn)在有沒有一款或一套合適的儀器來做細胞培養(yǎng)實驗呢?答案是有的,Elveflow微流控灌注套裝(Perfusion Pack)結合ALine公司的Microslides便可以完成細胞培養(yǎng)實驗。




本文介紹的活細胞成像的細胞培養(yǎng)具有以下優(yōu)勢
(1)不再有介質耗盡
        該系統(tǒng)使用連續(xù)灌注,為細胞創(chuàng)造穩(wěn)定的環(huán)境,無需任何手動操作。

(2)實時藥物接觸
        注入多達10種不同的液體。編程注射序列并自動化您的實驗以便獲得更好的重復性。適用于3D細胞培養(yǎng)和藥物篩選。

(3)沒有剪切應力
        MicroSlides旨在避免對細胞施加剪切應力,細胞不直接進入流動。

細胞培養(yǎng)可以兼容的生物


ADHERENT MAMMALIAN CELLS


YEASTS


WORM EMBRYOS

細胞培養(yǎng)用的實驗儀器組件

細胞培養(yǎng)實驗裝置連接示意圖


Tip:介質或藥物切換
還可以進行培養(yǎng)基轉換以使細胞暴露于不同的藥物或條件。

Tip:不再有氣泡
可以在MicroSlide之前添加氣泡捕集器,以確保氣泡不會進入芯片。(對于實驗通路上氣泡的產(chǎn)生和去除方法,可以點擊 如何去除微流控實驗通路上的氣泡?這篇博文。)

如何使用微流控活細胞灌注套裝?

1、在開始實驗之前,用70%乙醇沖洗MicroSlide,儲液器以及所有導管和連接器以確保無菌。請確保在生物安全罩下執(zhí)行以下所有步驟以避免污染。



2、用培養(yǎng)基填充儲液器并將儲液器連接到流量控制器



3、將儲液池連接到MicroSlide



如何填充MicroSlide?

1、將MicroSlide連接到Perfusion Pack后,如圖所示傾斜設備。使用Elveflow智能界面軟件ESI激活壓力泵直到全部的三個儲液槽都被填充1/4后再關閉壓力泵。



2、用微量移液管向每個孔中加入10-30μL樣品



3、從MicroSlide上取下粘合劑襯墊并用蓋子密封,然后用拇指壓下密封蓋子。



如何在芯片上進行細胞培養(yǎng)?



在實驗過程中,MicroSlide和儲液器可放置在培養(yǎng)箱或環(huán)境室內(nèi),而OB1和流量傳感器則留在室外??梢允褂幂^長的導管將儀器放在培養(yǎng)箱的外面,如下圖所示。


Elveflow微流控OB1壓力控制器的詳細介紹:Elveflow微流控壓力泵/壓力控制器OB1(四通道)簡要介紹


更加詳細的內(nèi)容介紹,請查看如下鏈接:http://blog.sina.com.cn/fangdzxx

也可以隨時關注我們的微信公眾號:信號測量與微流控系統(tǒng)


2019-08-19 17:22:12 581 0
造成微流控分析技術基線不穩(wěn)的原因是什么
 
2017-06-06 12:23:17 427 1
微流控注射器的選擇類型

用戶應謹慎選擇適合您注射泵的注射器類型。以下是一些常見的注射器功能及其用途,例如用戶在選擇時應考慮的大?。╯ize)、柱塞(plunger)和管路(tubing)。

注射器針筒(Barrel)
評估注射器針筒的三個特征:外徑、內(nèi)徑和體積。



外徑(OD)
外徑代表注射器針筒的厚度。該值確定注射器是否適配安裝到注射泵上。大多數(shù)注射泵制造商會根據(jù)注射器的體積來表明注射泵的允許注射器尺寸。這種方法通??尚?,因為大多數(shù)特定體積的注射器具有相似的外徑,但是某些專用注射器(氣密、鋼等)的外徑與常見的同類產(chǎn)品截然不同。用戶應注意其注射器尺寸的實際外徑以及注射泵允許的Z大外徑。

某些注射器的針筒可能不均勻或呈錐形,導致注射器不能水平放置在注射器針筒做或注射器支架拖中。如果柱塞(plunger)不是水平的,并且注射器柱塞蓋未與推塊齊平,則導致推塊水平推向非水平柱塞。這可能導致流速不準確,并可能損壞任何類型的注射器。

內(nèi)徑(ID)
內(nèi)徑表示存儲流體的筒體內(nèi)腔的厚度。該值非常重要,因為需要知道它能夠在注射泵上設置準確的流速。注射泵的流速基于注射柱塞在設定的時間內(nèi)傳遞特定體積所需行進的線性距離。由于注射器針筒的內(nèi)腔是圓柱體,因此,可以基于圓柱體的體積方程式確定柱塞需要行進的線性距離。下圖表示圓柱體的體積方程,通過該方程可以計算柱塞移動以及傳遞特定體積所需要的線性距離。

I=V/(πd/20^2 )

其中,I是柱塞行進的線性距離,以cm為單位,V是體積(以mL為單位),d是直徑(以mm為單位)。

對于大部分注射泵來講,只需要將注射器的內(nèi)徑輸入到注射泵界面中或從內(nèi)置的注射器庫中選擇裝入的注入器,泵就可以確定推動注射器柱塞的距離和速度。

線性距離限制確定了注射泵的流量范圍。Z小流速取決于注射泵步進電機的步進分辨率。Z大流速取決于推動塊可以移動的Z快線性速度。這兩個限制主要取決于步進電機的類型。用戶應選擇一個具有體積/內(nèi)徑的注射器,以使線性運動接近這兩個極限的中間。

體積/容積(volume)
注射器的體積應足夠滿足用戶的應用。但是,用戶應小心選擇不會過度超出其容量要求的注射器。

對于玻璃注射器,注射器的體積誤差約為1%(對于塑料注射器,其誤差約為5%)。這意味著用戶應根據(jù)自己的應用選擇盡可能小的注射器。例如,使用50mL注射器傳輸1mL液體,則體積誤差約為0.5mL,這是有問題的,因為實際分配的體積可能在0.5到1.5mL之間。

柱塞(plunger)
對于需要抽取應用的注射器,必須考慮注射器柱塞蓋的尺寸。在抽取過程中,注射器蓋必須通過支架固定在注射泵的推塊(pusher block)上。Chemyx注射泵上的支架可容納各種尺寸不同的注射器以及不同的柱塞蓋大小。在極少數(shù)情況下,非常小的注射器或非常大的注射器可能沒有安裝在支架內(nèi)的柱塞蓋。

法蘭(Flange)
法蘭的尺寸對于注射器在注射泵上的穩(wěn)定性很重要。法蘭應足夠大,以便在將其壓在注射器支架上時,將有助于防止在推動柱塞時注射器向前移動。在可以抽取的注射泵上,法蘭應足夠大,以使法蘭支架可以夾在注射器上。

針頭/導管(Needle/tubing)
連接到注射器/末端的針頭或管道系統(tǒng)通常會限制流體的流動,這可能會引起一定的背壓,從而導致注射泵停轉。為了使背壓Z小,應盡可能使用較大的內(nèi)徑和/或較短的導管。

注射器材質
注射器所用的材料類型可能會影響用戶的應用以及注射泵的使用。

塑料材質
塑料注射器是一種廉價、一次性的便捷選擇,通常開箱即用。通常,這些注射器帶有完整的塑料柱塞頭或橡膠柱塞頭。橡膠柱塞注射器類型是更好的選擇,可以較大程度地減少通過柱塞的流體泄漏

但是,塑料注射器確實有2個明顯的缺點。塑料注射器柱塞和針筒在壓力下會有些撓曲,導致體積誤差高達5%。另外,帶有橡膠塞的柱塞易于吸收一些有機溶劑例如DMSO。

玻璃
玻璃注射器在注射泵的應用中Z為常見。玻璃注射器可以重復使用,與大多數(shù)實驗應用相兼容,并且比大多數(shù)注射器類型更準確。玻璃注射器的柱塞可以由磨砂玻璃,帶有Teflon注射器類型的玻璃,金屬或帶有Teflon的金屬加工而成。

磨砂玻璃柱塞通常是較為便宜的選擇,但它可能會遭受流體流經(jīng)柱塞的泄露而導致體積誤差。此外,某些化學藥品可能會使磨砂玻璃熔化,從而導致注射器無用。

其他類型的注射器柱塞會使注射器的泄露Z少(有些甚至是氣密性的),從而有更高的流體準確度。具體選擇哪一種取決于流體與注射器柱塞類型的兼容性。這些注射器的Z大缺點是成本,這比大多數(shù)注射器成本要高得多。

不銹鋼
不銹鋼注射器是Z耐用的注射器。這些注射器主要用于會導致玻璃或塑料注射器破裂的高壓加藥應用。盡管其精度與玻璃注射器相似,但是它們的尺寸通常不小于5mL,這降低了其在Z小劑量的大多數(shù)應用。不銹鋼注射器更昂貴,并且不像其他注射器那樣容易使用,因為它們不透明,這使得裝載和清除氣泡更具有挑戰(zhàn)性。



2020-05-24 08:35:43 650 0
微流控中的pH值控制:簡要概述


微流體學的Z終目標是實現(xiàn)所謂的芯片實驗室,即將通常在實驗室中進行的所有實驗活動都整合到一個微流體芯片上操作。在過去的幾年中,微流控朝著這個方向邁出了巨大的步伐:微流控設備廣泛的應用于從物理到生物醫(yī)學的許多應用領域。此外,單個微流控芯片上植入多種功能不僅在便攜性和成本上具有明顯的優(yōu)勢,而且小型化還可以研究細胞量級的生化現(xiàn)象。

微流控的這些優(yōu)良的特性激發(fā)了研究人員對微流控技術在細胞培養(yǎng)相關研究中的廣泛興趣。實際上,使用微流控芯片既可以培養(yǎng)樣品,又可以在同一平臺上進行所需要的實驗觀察。然而,微流控芯片中的細胞培養(yǎng)具有很大的挑戰(zhàn)性。實際上,細胞培養(yǎng)Z重要的問題之一是通過微流控芯片將細胞從外部撕裂,從而無法直接監(jiān)視其微環(huán)境。在這方面,探測培養(yǎng)室內(nèi)部Z重要的參數(shù)之一是pH值。實際上,細胞會影響其周圍環(huán)境,例如在呼吸過程中會產(chǎn)生二氧化碳和/或乳酸,從而酸化培養(yǎng)室的微環(huán)境。由于典型的微流控培養(yǎng)室中所含的液體量極低(約1μL左右),因此,這些自然過程的影響會變得更加重要。

因此,能夠動態(tài)地測量甚至是控制微流體裝置內(nèi)的pH值是微流體應用的關鍵主題。在以下部分中,將會簡要介紹微流體器件中實現(xiàn)pH監(jiān)控的幾種方法。此外,補充說明中,還介紹了集成在微流體器件中的用于pH測量的固態(tài)傳感器的基本原理。

微流控中的光學pH監(jiān)控
當前大多數(shù)細胞培養(yǎng)基都包含簡單的pH指示劑例如酚紅,這些化合物分子的特征在于其能夠根據(jù)周圍環(huán)境的pH值改變顏色。因此,該特性允許進行簡單但粗略地監(jiān)測中等pH值。然而,為了能夠通過光學方法進行pH的定量測量,需要具有相當長的吸收光的路徑,這對于微流體器件而言顯然是不可能的。

Magnusson等(2013)開發(fā)了一種技術,該技術可以克服光吸收路徑長的問題,在成像區(qū)域中實現(xiàn)非吸收性部件,從而可以進行定量和精確的pH測量。該技術的前提條件是需要在使用非吸收性液體進行任何測量之前對光源進行嚴格的校準。這種技術的主要優(yōu)點是僅僅需要標準設備例如透射光顯微鏡和帶有CCD傳感器的數(shù)碼相機,這在大多數(shù)生物醫(yī)學研究實驗室中都可以找到。以下部分介紹了該技術的基本工作原理。



圖 1


如圖1所示,從微流體器件發(fā)出的光被光學顯微鏡中的物鏡收集,然后被選定的帶通濾波片綠光,然后通過旋轉鏡將光線輸送到相機的CCD傳感器上。當添加吸收介質如包含酚紅的溶液時,到達相機的光強度將具有以下形式:



其中,λi是酚紅的兩個吸收波長(酸和堿性形式),∝i是相應的吸收系數(shù),ρ是酚紅的濃度,d是微流體器件的厚度。為了確定兩個吸收系數(shù)之間的比率,在不使用酚紅介質的情況下執(zhí)行校準測量,以便忽略對它的依賴性。因此,我們有:



為了避免時間變化,在成像幀中不僅捕獲培養(yǎng)室圖像,還捕獲芯片附近的空白區(qū)域,與校準測量值相比,該空白區(qū)域不應該顯示吸收。因此,該區(qū)域中的相對強度提供了比率即在校準(t0)和測量(t1)之間的時間內(nèi)光源強度的變化。對兩個酚紅的吸收波長重復該過程,然后將兩個獲得的值相除,得出:



先前表達式的自然對數(shù)給出了酚紅的兩個吸收系數(shù)之間的比率。該比率使用以下表達式給出細胞培養(yǎng)環(huán)境的pH值:



需要注意的是,pH值還取決于其他因素,例如溫度和所用的特定細胞培養(yǎng)基。采用的設備是帶有12個培養(yǎng)室和內(nèi)置閥的PDMS微流體芯片,用于沖洗和培養(yǎng)基供應,其設計由Gomez-Sjober等人(2007)開發(fā)。為了捕捉不同波長的圖像,使用了一些寬度為10nm的商業(yè)帶通濾波片(以430nm和560nm為ZX,以匹配酚紅吸收峰)。該系統(tǒng)是自動化的,可以通過MATLAB軟件進行操作。



圖 2


圖2給出了使用此技術進行pH測量的可靠性和可重復性的一些結果。測量偏差的主要來源是由于沖洗不完全、沖洗不徹底和化學痕跡而導致的腔室之間的波動。此外,PDMS對苯酚分子的吸收會引起時間上的連續(xù)偏差,該偏差可以通過在pH測量中引入時間函數(shù)偏差來進行解決。

總之,通過使用標準生命科學儀器進行簡單的設置,該方法可提供可靠且精確的pH測量值(對于pH≈7-8,Z大靈敏度<0.005)。此外,它利用了nL量級的少量培養(yǎng)基,因此,與傳統(tǒng)的pH控制方法相比,降低了昂貴的成本。此測量方法的主要缺點是由于腔室的沖洗不徹底以及微流體器件對吸收介質的吸收,pH值出現(xiàn)了意想不到的偏差。

使用混合EIS傳感器/微流體器件進行pH測量
Lin(2013)等開發(fā)了一種能夠同時監(jiān)測pH和葡萄糖水平的微流體裝置。圖3示意圖顯示了組成芯片的各個層。從底部開始,有一個電解質-絕緣體-半導體(EIS)傳感器粘接到帶有內(nèi)置鋁電極的玻璃基板上,以便傳導來自EIS傳感器底部的傳感器信號。然后,將兩個PDMS層用于樣品的流體處理。特別是,一層承載微流體通道,而另一層PDMS則內(nèi)置六個氣動泵,用于流量調(diào)節(jié)和樣品加載。重要的是這些泵也可以充當閥門的功能:實際上,自動壓縮空氣流會將PDMS層偏轉到通道上,從而調(diào)節(jié)或阻塞下面的樣品流。Z后,在器件的底部,玻璃基板上有一個Ag/AgCl薄膜參比電極,可為pH測量提供參比電位。



圖 3


下面簡要介紹監(jiān)測pH值的工作原理。EIS傳感器的平帶電壓由以下表達式定義:



其中,Eref是參考電極電勢,Xsol是溶液的表面偶極電勢,Φsi是硅功函數(shù),q是電荷,Qss是硅表面每單位面積的表面態(tài)密度,Qox是每單位面積的固定氧化物電荷,Cox是每單位面積的柵極絕緣體電容,ψ是表面電勢。在前面的表達式中,唯yi的自由參數(shù)是表面電勢,因此,EIS傳感器的平帶電勢的變化僅由表面電勢的變化決定,從而也就是由周圍環(huán)境pH的變化確定。

為了驗證系統(tǒng)的性能,已將四種具有已知pH值(4.03、6.70、7.40和9.57)的溶液注入腔室內(nèi)。



圖 4


圖4是Lin等(2013)人的實驗結果。所達到的高線性度(0.9996)表示可以在不同樣品加載之間對腔室進行有效沖洗。此外,該系統(tǒng)能夠使用非常少量的試劑(約102μL)進行操作。所有測量都是自動進行的,從而避免了與手工操作引起的污染有關的任何問題。

使用基于反饋的微流體系統(tǒng)調(diào)節(jié)pH值
本部分提出了另一種能夠監(jiān)測pH值的微流體器件。該器件由Welch和Christen(2014)開發(fā),利用PDMS芯片進行管理,該芯片可以管理液體以及用于測量pH值的離子選擇場效應晶體管(ISFET)。該器件的主要功能是不僅可以進行pH探測,還可以自動調(diào)節(jié)液位。實際上,在PDMS芯片(圖5)中,有兩個具有堿性(pH+)和酸性(pH-)溶液的儲液池。這些儲液池的輸出由兩個閥門控制,這兩個閥門調(diào)節(jié)流出的流量以及后面的混合,從而可以主動控制暴露于ISFET傳感器的混合溶液的pH值。



圖 5


如上所述,該器件是通過常規(guī)的PDMS軟光刻技術加工而成的。聚合物結構位于形成微通道基礎的硅基底上。其向位于pH傳感器所在的反應室中的酸和堿性溶液在反應室之前在兩個微通道的結合處混合。第三個無閥輸入通道用于為傳感器校準目的提供標準pH緩沖液。相同的硅基板支撐著由兩個電極組成的ISFET:一個用于參考,另一個用于感應。軟件根據(jù)傳感器的讀數(shù)控制閥門。為了計算輸出信號以管理pH值,使用了比例微分(PD)反饋控制算法。已經(jīng)證明該系統(tǒng)可以實時控制芯片內(nèi)部反應室中溶液的pH值。這是通過在0.14pH值的增加和減少方向上進行反饋控制的步進實現(xiàn)的。Z后,該系統(tǒng)能夠在操作員Z初輸入后的20秒內(nèi)穩(wěn)定達到pH設定值。

通過基于水凝膠的微流控芯片主動調(diào)節(jié)pH值
水凝膠是生物醫(yī)學應用領域中越來越重要的一類材料。水凝膠能夠在聚合物鏈之間捕獲水分子的聚合物基質。此功能使他們無需任何外部電源即可更改其形態(tài)。此外,此類材料具有高度的生物相容性和耐用性,因此,在文件科學家的應用中非常具有優(yōu)勢。特別地,前述的由環(huán)境參數(shù)的變化觸發(fā)的形狀和尺寸變化的能力可以使它們成為旨在控制pH的良好材料。Atwe等(2014年)利用此功能設計了一種微流體器件,該器件使用水凝膠作為微閥來根據(jù)其pH值控制流量。pH敏感的水凝膠具有酸性或堿性基團,可以通過使它們流過特定pH的介質來觸發(fā)電離。這種電離導致抗衡離子從周圍區(qū)域流入凝膠,Z終導致水分子流均衡凝膠邊界兩側之間的滲透壓。因此,為了維持該壓力梯度,水凝膠根據(jù)pH的變化而發(fā)生膨脹。水凝膠的這種pH依賴性擴展是在微流體通道中創(chuàng)建微閥的基本原理。實際上,在Atwe的器件中,水凝膠切片已包含在PDMS芯片內(nèi)部的微通道網(wǎng)絡中,因此,流路可以根據(jù)流動介質的pH值自動變窄或自行擴展,從而實現(xiàn)pH值相關的流量調(diào)節(jié)。



圖 6


圖6顯示了該過程的示意圖:中等pH值會使水凝膠收縮,從而使微通道的直徑從Db減小到Da(Db<Da)。圖7顯示了在各種pH下,由于離子的吸收,孔尺寸發(fā)生的變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Z大變化發(fā)生在pH=3時,其中孔從平均直徑20μm穿過到平均值3μm。因此,可以推斷出當流動介質處于pH=3時,泵的效率Z大。



圖7


補充說明
pH的概念源于Lavoisier和Arrhenius,他們在18世紀以更科學的方式研究了這種化學特性。確實,在他們之前,“酸”和“堿”之間的分類被認為是可觀察或感知到的諸如口味之類的特性。Arrhenius首先提出了pH值與給定物質中的電荷載體有關的假設。特別是,他推斷氫離子在酸性物質中攜帶電流,而在堿性物質中以離子形式運動。

到目前為止,pH的正式定義為:



其中,公式中的系數(shù)是水合氫離子在摩爾尺度上的活度。此外,在電解質溶液中,使?jié)舛忍荻扰c電梯度相關的公式為Nerst方程:



其中,E是電解質的電勢,E^-是標準電勢,R是通用氣體常數(shù),T是溫度(以開爾文為單位),z是反應過程中轉移的電子摩爾數(shù),F(xiàn)是法拉第常數(shù),Q_r是反應商。該方程式是用于pH測量的固態(tài)傳感器(例如離子選擇場效應晶體管(ISFET))實現(xiàn)的基礎(圖8)。實際上,對于這些電位離子傳感器,即其電勢作為離子濃度的函數(shù)進行測量的傳感器,Nerst方程規(guī)定電極電勢是該傳感器侵入其中的電解質溶液中離子活度的直接對數(shù)函數(shù)。實際上,對于ISFET的平帶電壓,得出的公式為:



其中,除φ_0外,所有項都是常數(shù)。因此,ISFET電勢與表面電勢的直接相關性使得ISFET對電解質pH敏感。ISFET類似于金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET),實際上可以用相同的等效電路對其進行等價(圖9,c)。



圖 8


兩者之間的宏觀差異是MOSFET的金屬柵極(圖9,a)被參比電極的金屬(圖9,b)代替。參比電極只是金屬線和水溶液之間的接觸點,用于確定該溶液的電勢。實際上,參比電極例如由AgCl線(具有不溶性AgCl涂層的銀)在KCl溶液中以恒定濃度組成。根據(jù)能斯特方程式,電化學耦合的形成產(chǎn)生恒定的電勢。參比電極的內(nèi)部溶液與必須通過勢壘(所謂的熔塊)測量電位的溶液接觸。請注意,對于這種類型的電位傳感器,必須使感測材料(膜)導電,因為測量電路必須“閉合”。換句話說,參比電極以穩(wěn)定的方式將穿透氧化物的電場耦合到“電子世界”。如果氧化物的外表面與與氧化物接觸的離子溶液處于平衡狀態(tài),則產(chǎn)生的界面電位將調(diào)節(jié)電場,因此,在“離子世界”和“電子世界”之間提供了wan美而穩(wěn)定的接觸。



圖 9


此外,在ISFETS的情況下,柵極電壓是參考電極上的電壓,通常為零(接地參考電極),但是閾值電壓包含在一側反映液體和柵極氧化物之間界面的項,并且液體和參比電極在另一側。因此,設計具有Z大靈敏度和選擇性的pH敏感ISFET需要對氧化物-電解質界面進行詳細研究,以便能夠選擇Z佳氧化物,而氧化物并不是MOSFET所用的二氧化硅。


參考文獻
http://en.wikipedia.org/wiki

A. Atwe, A. Gupta, R. Kant, M. Das, I. Sharma, S. Bhattacharya. A novel microfluidic switch for pH control using Chitosan based hydrogels. Microsystem Technologies (2014), 20:1373-1381.

L. Florea, C. Fay, E. Lahiff, T. Phenal, N.E. O’Connor, B. Corcoran, D. Diamond, F. Benito-Lopez.Dynamic pH mapping in microfluidic devices by integrating adaptive coatings based on polyaniline with colorimetric imaging techniques. Lab on a chip (2013), 13:1079-85.

P. Bergveld. ISFET, theory and practice. IEEE sensor conference Toronto (2003), avalaible at .

Y.-H. Lin, A. Das, M.-H. Wu, T.-M. Pan, C.-S. Lai. Microfluidic chip integrated with an electrolyte-insulator-semiconductor sensor for pH and glucose level measurement. Int. J. Electrochem. Sci. (2013), 8:5886-5901.

E. B. Magnusson, S. Halldorsson, R.M.T. Fleming, K. Leosson. Real-time optical pH measurement in a standard microfluidic cell culture system. Biomedical optics express (2013), 4:1749-58.

A. Persat, R. Chambers. Basic principles of electrolyte chemistry for microfluidic electrokinetics (Part I). LAb on a chip (2009), 9:2437-53.

D. Welch, J. Christen. Real-time feedback control of pH within microfluidics using integrated sensing and actuation. Lab on a chip (2014), 14:1191-7.


2020-05-02 08:34:05 1146 0
微流控單細胞計數(shù)/分選

電阻抗檢測技術廣泛應用于材料科學、生命科學、食品安全、疾病診斷等領域。在微流控領域,電阻抗檢測技術可應用于單細胞或微液滴的檢測與分析、生物組織分析、細胞計數(shù)、細胞分選、交流介電電泳(DEP)和生物阻抗測量等。實驗室內(nèi)的微流控電阻抗檢測系統(tǒng)在一定程度上可以看成是由多個不同功能的模塊經(jīng)過有效的有機組合而成的。該檢測系統(tǒng)主要包括五個模塊:微流控電阻抗檢測芯片、微流控芯片進樣泵、流量計或壓力計、電阻抗分析儀/鎖相放大器、光學顯微鏡等,如下圖所示。



對于以上四個模塊的組合,我們僅僅給出一個微流控電阻抗檢測系統(tǒng)的連接示例,如下圖1所示。對于該系統(tǒng)中所用到的設備,可以使用其他的實驗設備進行代替,但是總體的連接方式是相同的。MFCS或者OB1Mk3驅動泵把儲液池內(nèi)的液體推入到微流控芯片的通道內(nèi)。MFLI或者HF2LI產(chǎn)生一個或多個不同頻率的正弦電壓信號,施加在電阻抗芯片的激勵電極上,敏感電極測量到的電流信號經(jīng)過跨阻放大器轉化為電壓信號并對信號進行放大。放大后的電壓信號輸送到MFLI或者HF2LI鎖相放大器。MFLI或者HF2LI鎖相放大器MFCS或者OB1mk3驅動泵的參數(shù)調(diào)節(jié)和控制都在PC電腦上的LabOne軟件和MAESFLO軟件或者Elveflow Smart Interface上進行設置。


圖1 微流控動態(tài)電阻抗檢測系統(tǒng)連接圖



HF2儀器與電阻抗芯片連接的實物圖


如下以瑞士蘇黎世儀器的MFLI鎖相放大器連接電阻抗芯片為例介紹微流控動態(tài)電阻抗檢測的原理。



MFLI鎖相放大器與電阻抗芯片的連接圖


動態(tài)電阻抗檢測可用于測量微流體芯片通道內(nèi)單個粒子的介電特性。以兩對共面電極的微流控電阻抗芯片為例介紹動態(tài)電阻抗檢測的過程,芯片結構示意圖[8]如上圖所示。在微流體芯片通道內(nèi)加工兩對金屬微電極,一對微電極作為測量電極,用于測量介質溶液中單個粒子經(jīng)過時的電流變化,而另一對電極作為參考電極,僅用于測量介質溶液的電流。當MFLI鎖相放大器對兩對電極同時施加一定幅值且具有一個頻率或多個不同頻率的交流信號時,微流體芯片通道內(nèi)兩對電極之間會產(chǎn)生電場。當粒子經(jīng)過電極對之間的間隙時,電場會受到擾動而產(chǎn)生電流的變化,電流變化的幅度取決于粒子的尺寸、形狀和介電性質。變化的電流經(jīng)跨阻差分放大器進行放大并轉換為差分電壓信號。MFLI鎖相放大器同時解調(diào)一個頻率或多個不同頻率的差分電壓信號,從而給出每一個頻率信號的同相分量和正交分量或者幅值和相位值,同時抵制所有其他頻率信號的干擾。所測量的電阻抗的變化可在本地電腦上的LabOne軟件里的Plotter進行實時觀察且測量的數(shù)據(jù)可直接保存在本地電腦,方便后續(xù)使用MATLAB、Python等軟件進行分析處理。


LabOne軟件顯示動態(tài)差分測量的顯示曲線



帶有共面金屬電極的PDMS芯片中產(chǎn)生油包水微液滴,石蠟油為連續(xù)相(含span80表面活性劑),經(jīng)過濾后的去離子水為分散相。產(chǎn)生的微液滴如下視頻所示。


MFLI鎖相放大器動態(tài)差分輸入檢測PDMS芯片中產(chǎn)生的微液滴視頻如下所示。


 


2019-08-19 17:24:22 1100 0
網(wǎng)絡課堂:微流控微流體氣泡的產(chǎn)生及其應用

微流體氣泡是指采用微流控技術產(chǎn)生的液體環(huán)境中存在的微小腔室。水泡是指微小氣體腔室存在于水溶液中。微流控技術采用微流控芯片和流量控制泵來產(chǎn)生各種各樣的微氣泡。

微泡沫由分散在液體連續(xù)相中的微泡組成。 泡沫性質取決于微泡的產(chǎn)生性質和性能。 微氣泡和微泡沫廣泛應用于生物醫(yī)藥、食品、石油增強恢復、生物學、化妝品及去污劑等方面。

本次網(wǎng)絡課堂介紹了微氣泡產(chǎn)生的理論基礎、產(chǎn)生方法(流動聚焦、T型結構或同軸流)、產(chǎn)生裝置及微氣泡的應用。



2020-11-19 20:58:12 498 0
微流控細胞灌注套裝-細胞與生物學中的液體處理


(1)多種液體介質灌注
         進行穩(wěn)定的液體介質灌注并在幾種溶液之間切換
(2)受控剪切應力
        通過各種流量控制剪切應力
(3)微流體工作流程自動化
        不再是耗時的實驗
(4)方便易用
        多合一套裝——包含所有的組件&軟件

Elveflow提供了專門的細胞灌注套裝,可用于細胞培養(yǎng)、芯片實驗室、流動細胞和灌注腔室等。該套裝包含所有必要的組件,以產(chǎn)生連續(xù)的流量并監(jiān)控施加在細胞上的流速。

活細胞灌注套裝適用于需要在不同培養(yǎng)介質或藥物之間切換的實驗。計算機控制的閥門可實現(xiàn)順序進樣(Z多10種不同的介質或試劑)。

直觀的圖形操作軟件ESI可快速自動的執(zhí)行復雜的實驗工作流程。
 


特點和優(yōu)勢
(1)同時控制壓力和流量:剪切應力實驗的理想選擇
(2)不同介質或藥物之間的快速切換:用于成像細胞對各種介質或藥物的反應
(3)穩(wěn)定且無脈動的流速:沒有蓋玻片膨脹和細胞應力
(4)流量范圍大:從10 nL/min到5 mL/min
(5)設計流量注入順序:創(chuàng)建復雜的流量模式例如振蕩流動以模仿生理狀況
(6)循環(huán)回路:適用于長時間的分析
(7)瞬時停止流動:用于受控溶液的暴露實驗例如鈣成像

標準的活細胞灌注套裝使用流量控制器OB1的一個壓力輸出通道將多種不同的溶液泵送入微流體芯片內(nèi)。結合流量傳感器MFS或者BFS,OB1流量控制器可以實現(xiàn)非常穩(wěn)定的液體介質灌注。此外,使用MUX分配閥可以輕松切換液體介質,該MUX分配閥允許在10種溶液之間切換。使用一個圖形界面操作軟件ESI可執(zhí)行所有液體切換操作。ESI軟件允許您使用直觀的scheduler模塊對液體流量進行調(diào)節(jié),并使實驗自動化運行。

我們的專用套裝可適用于更復雜和高級的細胞與生物學實驗,例如使用20種溶液,選擇正確的微流控芯片,去除氣泡或多個芯片/入口的灌注。



1、計算機:使用ESI軟件控制所有參數(shù),并通過創(chuàng)建進樣序列,使您的實驗自動化運行。
2、壓力和流量控制器:施加給定的壓力以便產(chǎn)生穩(wěn)定且無脈動的流速。
3、分壓歧管:使用分流器,可將壓力和流量控制器OB1的一個通道的輸出壓力進行分壓且同時施加到儲液池的入口處。
4、儲液池:盛放液體介質或者樣品。從Eppendorf管道玻璃瓶,各種尺寸可供選擇。
5、旋轉閥:選擇注入的液體
6、流量傳感器:實時監(jiān)控流量
7、灌注室或微流控芯片:細胞培養(yǎng)用微流控芯片



適用于所有Elveflow儀器的免費軟件
——強大、模塊化和多功能的實驗裝置控制的解決方案



ESI操作軟件可以通過同一個接口控制多達16臺儀器。借助TTL觸發(fā)器,您可以將Elveflow系統(tǒng)與實驗室中使用的任何其他儀器(光學顯微鏡或任何電子儀器等)同步。Scheduler是一種用戶友好的使用工具,可自動執(zhí)行實驗和方案的復雜步驟,節(jié)省您的寶貴時間。

體積注入模塊

 

輸入目標液體體積,該模塊將在合適的時間自動調(diào)整流速以將液體注入。

流體系統(tǒng)優(yōu)化模塊

 

微流體實驗系統(tǒng)路徑的自動診斷功能,并給出改善建議,從而提高實驗系統(tǒng)的流體流動性。

氣泡檢測模塊

 

不再經(jīng)受氣泡的危害了!

傳感器校準模塊
 

在校準協(xié)議過程中,不要浪費寶貴的時間。


應用
(1)芯片上的細胞培養(yǎng)
(2)活細胞成像
(3)細胞對液體介質變換的響應
(4)藥物篩選
(5)毒性測試
(6)干細胞實驗
(7)鈣成像
(8)3D細胞培養(yǎng)
(9)生物反應器研究

技術規(guī)格
標準的活細胞灌注套裝包含以下組件

(1)1通道的壓力和流量控制器OB1
(2)旋轉閥MUX Distributor
(3)微流體流量傳感器MFS
(4)樣品儲液池
(5)分壓歧管
(6)導管和連接頭
(7)軟件和SDK庫(C++、Python、MATLAB和LabVIEW)

微流控技術的諸多優(yōu)勢可以應用于許多細胞與生物學的應用,因此,可以調(diào)整活細胞灌注套裝內(nèi)的組件以適應您的特定需求。

可升級選項
(1)額外的壓力和流量控制器OB1的通道
(2)額外的流量傳感器BFS(直接測量,無需校準)
(3)微流控芯片
(4)電腦
(5)顯微鏡和相機


相關應用:

  • Cell culture for live cell imaging

  • medium switch and custom flow patterns in IBIDI? chips

  • MORE CELL CULTURE APPLICATION NOTES

相關應用綜述:

  • Microfluidic gradient generators for cell biology

  • Perfusion for live cell imaging: Methods and techniques

  • Cell culture with perfusion systems

  • FOR MORE: Check out our list of Cell-related reviews.


2020-04-13 10:32:57 489 0

4月突出貢獻榜

推薦主頁

最新話題