在細胞培養(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,盡可能的為細胞提供與在生物體內(nèi)一致的培養(yǎng)環(huán)境,同時,在流體循環(huán)過程中,也方便收集細胞產(chǎn)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(huán),如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細胞時,通過流體循環(huán)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(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)模組實現(xiàn)微流體循環(huán)。
2.利用兩向六位閥(l-switch)實現(xiàn)微流體循環(huán)。
3.利用*結(jié)合閥門控制實現(xiàn)微流體循環(huán)。
利用循環(huán)模組實現(xiàn)微流體循環(huán)
系統(tǒng)連接示意圖如上圖所示。圖中,兩個flow ez壓力泵分別驅(qū)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(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,之后流體再從循環(huán)模組b口流入,經(jīng)過2位換向閥,后流至儲液池a或b中。
此系統(tǒng)進行流體循環(huán)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(tài)下切換。
利用兩向六位閥(l-switch)實現(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兩個儲液池。其連接方式如下圖所示。
此系統(tǒng)進行微流體循環(huán)時,會在位置1和位置2兩種狀態(tài)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(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,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(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,后流至儲液池a中。
此系統(tǒng)中,通過調(diào)節(jié)壓力泵驅(qū)動流體的方向與時間,結(jié)合閥門控制,實現(xiàn)了流體循環(huán),同時也保證了流體在微流控芯片中以同一方向流動。
利用*結(jié)合閥門控制實現(xiàn)微流體循環(huán)
此系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中,*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(tǒng)工作原理為:首先,*通過6位換向閥與儲液池相連,*將儲液池中的流體吸至注射器中,之后,通過閥門切換,*通過6位換向閥與微流控芯片相連,*將流體泵至微流控芯片中,后于儲液池中收集,依次往復(fù),從而實現(xiàn)流體循環(huán)。上圖中的狀態(tài)為:*正往微流控芯片中泵入樣本。
此系統(tǒng)進行微流體循環(huán)時,流量控制精確,使用單個儲液池便可實現(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,可實現(xiàn)5種流體于同一芯片中的循環(huán)進樣,不過,其缺點在于,在使用*“吸推”操作時,會存在一定的的時間間隔和交叉污染。