微流體生醫晶片壓力真空流量控制系統應用

微流控器官培養套件-用於微流控片上器官實驗

  1. 模擬生理條件
    平穩、無脈沖地控制液體介質的流速和流向
  2. 輕鬆進行數週實驗
    完全自動化的運行數週實驗
  3. 可重複性和可擴展性
    可控制一個或多個並行芯片中的流體參數
  4. 開箱即可開始實驗
    用戶友好的設備,具有快速設置和直觀的圖形界面操作軟件。

器官培養套裝是一個完整的微流控系統,可用於芯片上的器官實驗。憑藉該套裝,您可以直接進入到微流控器官培養領域的最前沿。此外,該套裝基於最暢銷的壓電技術的多通道壓力&流量控制器OB1,包含了研究重現細胞體內環境眾多特徵的所有必需的微流控部件。

特點
微流控器官培養套裝使用多通道壓力&流量控制器OB1中的一個壓力輸出通道將儲液池內的液體介質輸送到微流控器官芯片的通道內。圖形化的智能操作軟件ESI允許在自定義的時間段內進行精確、穩定地流量控制。
片上器官實驗芯片有多種不同的結構設計,具體選擇哪一種類型的芯片,取決於您想要模仿的片上器官類型和實驗方案。我們與多家片上器官供應商緊密合作,以便為您的科學實驗提供最合適的芯片。

微流控片上器官的應用不僅具有小型化、集成化和低消耗等優點,而且研究人員還能夠精確地控制系統的多個參數,例如化學濃度梯度、流體剪切應力、細胞模式、組織-組織界面、器官-器官相互作用等。實驗的目的是模仿人體器官的複雜結構、微環境和生理功能。

這些應用有望對改善藥物篩選模型和個性化藥物的可預測性產生重大影響。片上器官芯片技術通過提供比傳統的細胞培養方法更好地模仿體內人體生理學和形態的環境,為這些研究領域提供支持。通過結合來自半導體和分子生物學行業的技術,可擴展的片上器官生產成為可能。

微流控芯片

微流控器官芯片套裝可以與任何商用芯片或自製芯片一起使用。
有不同規格的細胞培養用微流控芯片。兩個獨立進入的腔室由所選的多孔膜隔開。與基於微量滴定板的系統不同,這些器件允許在一個或兩個腔室中連續流動。為了調節跨膜的通量,可以調節跨膜的壓降變化。

完全可定制的應用組合包

無論您是要添加多個流體控制通道,定制微流體芯片還是添加真空控制裝置,我們的微流體專家都可以定制包裝,使其最適合您的實驗需求。

適用於所有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台儀器。借助TTL觸發器,您可以將Elveflow系統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,可自動執行實驗和方案的複雜步驟,節省您的寶貴時間。

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整流速以將液體注入。

流體系統優化模塊
微流體實驗系統路徑的自動診斷功能,並給出改善建議,從而提高實驗系統的流體流動性。

氣泡檢測模塊
不再經受氣泡的危害了!

傳感器校準模塊
在校準協議過程中,不要浪費寶貴的時間。

應用

(1)片上腸芯片
(2)片上肺芯片
(3)片上肝芯片
(4)片上皮膚芯片
(5)片上心臟芯片
(6)片上腎臟芯片
(7)片上血栓芯片
(8)片上神經或心血管網絡

包含的組件
標準微流控片上器官芯片套裝包含以下組件:

(1)1通道壓力&流量控制器OB1
(2)1個液體流量傳感器BFS
(3)1個樣品儲液池
(4)所有必需的配件:導管、連接頭、過濾器等
(5)控制和自動化軟件ESI

可升級選項:

(1)額外的壓力&流量控制通道:可將幾種介質按預定順序注入到芯片通道內
(2)真空通道:用於片上器官芯片中的機械拉伸誘導如片上肺芯片
(3)去泡器:用於去除微流體裝置中的所有氣泡
(4)壓力傳感器:測量系統中的壓降
(5)循環注入閥:實現液體介質的單向循環
(6)額外的流量傳感器MFS
(7)電腦
(8)顯微鏡和相機

微流控微液滴製備及系統集成

微流控液滴技術是近年來在微流控芯片上發展起來的一種研究幾微米至幾百微米尺度範圍內微液滴的生成、操控及應用的新技術。微液滴常作為微反應器,實現生化反應、試劑快速混合以及微顆粒合成等,極大地強化了微流控芯片的低消耗、自動化和高通量等優點。隨著微機電系統(MEMS)的不斷發展,微流控液滴技術被廣泛應用於藥物傳輸、生物工程、疾病防護、化學分析、細胞研究和功能材料合成等諸多領域。

微流控法製備微液滴主要是利用互不相容的兩種液體分別作為連續相和離散相,在固定體積流率的驅動泵的推動下各自進入不同的微通道,當兩股流體在交叉點處相遇後,離散相流體繼續延伸形成“塞狀或“噴射狀”的液柱後在連續相流體的剪切和擠壓作用下而被夾斷,以微小體積(10 -5 ~ 10 -9 L)單元的形式分散於連續相中形成液滴。

目前,基於微流控微液滴的生成方法中,最常用的有主動式和被動式兩種。在主動式中,主要採用如熱量、氣壓、壓電、微閥和磁場等外場驅動力實現液滴生成。在被動方式中,被動生成方法無需施加外場作用,直接利用微通道幾何結構的限制促使流場交界面發生變形、界面不穩定性增加,從而生成離散相液滴。被動式液滴生成技術不僅可以生成大小均一、單分散度好、空間分佈均勻(微液滴尺寸分佈的標準偏差小至1% ~ 3% )的連續液滴串,還能有效避免外界作用乾擾,消除交叉污染。根據材料和微通道結構的不同,在被動式中微流控裝置中生成微液滴的裝置如下圖所示。

如下以“十”字型結構的PDMS微液滴芯片為例,介紹油包水液滴。PDMS芯片結構如下圖一所示,利用驅動泵推動連續相(石蠟油含3%的span80 v/v)和分散相(過濾後的去離子水)進入PDMS的通道內,在“十”字型結構處生成液滴,如下圖二所示。

圖一“十”字型PDMS微液滴芯片
圖二“十”字型結構處生成的油包水微液滴

通過改變PDMS芯片通道的尺寸和"十"字交叉處的結構以及驅動力的大小可以改變微液滴的粒徑尺寸和生成頻率。如果採用液體流速控制的方式,可以長時間的獲得粒徑均勻的微液滴。

如果發現實驗所製備的微液滴不穩定或不均勻可從以下幾個方面考慮:

(1)芯片通道的形狀和尺寸

(2)流體驅動的穩定性

(3)每個流體的流速,相對流速和總流速

(4)通道潤滑性——親水還是疏水

(5)連續相和分散相液體的混容性

(6)表面活性劑的類型和濃度

液滴產生套裝

專門用於滿足研究人員最常見的液滴生成需求

主要特點:

(1)高達10000個/秒

(2)液體流量:0.1 μL/min到5 mL/min

(3)液滴尺寸分散:0.3%

(4)液滴含量的變化:100 ms

憑藉基於壓電技術的性能優異的微流體壓力控制器OB1和高精密熱式流量傳感器MFS或寬範圍高精度科式流量傳感器BFS(直接測量,無需校準),您可以在您微流體芯片通道內產生微液滴並控制微液滴的運動狀態如液滴產生、液滴運動或液滴靜止等。如下視頻展示了OB1壓力控制器操控微液滴產生和運動停止的行為狀態。

微流體液滴產生的系統集成

微流體液滴或多重乳液滴的產生裝置可以集成到您已有的設備系統裡面,與光學檢測、電學檢測、PCR檢測、電化學檢測、質譜檢測等形成完備的實驗系統。依賴各個儀器提供的API接口,您可以採用C++、LabVIEW、MATLAB、Python等重新編寫您需要的操作軟件界面,實現您自定義的實驗操作過程。

Elveflow提供用於系統集成的微型多通道壓力&真空控制器OB1-OEM和低流量流量傳感器MFS,同時提供SDK開發包。您可以用您喜歡的編程語言(C++、LabVIEW、MATLAB、Python)重新定制您喜愛的操作界面。

OB1-OEM壓力&真空控制器的外形體積大約70mm (L)×150mm (W)×70mm (H),默認支持4個壓力輸出通道。壓力輸出通道的量程可從0~200mbar,0~2000mbar,0~8000mbar,-900~1000mbar和-900~6000mbar五個量程範圍內任意集成,從而解決了您需要的正壓或正負壓壓力輸出的實驗需求。

OB1-OEM多通道壓力&真空控制器的規格參數和常規的操作軟件ESI界面如下所示。

液滴微流控的最佳驅動泵是什麼類型的泵?——ELVEFLOW壓力驅動泵
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