• 微流控的種類

    編輯
    本詞條由“匿名用戶” 建檔。

    微流控的種類

    編輯

    微流控流動僅需受到幾何長度尺度的限制-用于實現這種幾何約束的方式和方法高度依賴于目標應用。傳統上,微流控流是在封閉通道內部產生的,通道橫截面約為10μmx 10μm。這些方法中的每一種都有其自己的相關技術來維持穩健的流體流動,這些技術已經發展了幾年。

    開放式微流控

    在開放的微流控中,系統的至少一個邊界被去除,使流體暴露于空氣或另一種界面(即液體)。開放式微流控技術的優勢包括可接近流動的液體進行干預,更大的液-氣表面積和最小的氣泡形成。開放式微流控技術的另一個優勢是能夠將開放式系統與表面張力驅動的流體流集成在一起,從而消除了對外部泵送方法(例如蠕動泵或注射泵)的需求。開放式微流控裝置也易于通過銑削,熱成型和熱壓花來制造,且價格便宜。此外,開放式微流控技術無需膠粘或粘合設備的蓋子,因為這可能不利于毛細管流動。開放微流控的例子包括開放通道微流控,基于軌道的微流控,基于紙的和基于線程的微流控。開放系統的缺點包括易蒸發、污染和流速受限。

    微流體的種類

    連續流微流控

    連續流動的微流控主要通過加速或阻礙毛細管元件中的流體流動來控制通過狹窄通道或多孔介質穩態液體流動。在基于紙的微流控技術中,可以通過簡單地改變截面幾何形狀來實現毛細管元件。通常,通過外部壓力源、外部機械泵、集成機械微型泵或毛細管力和電動機構的組合來實現對液體流的驅動。連續流微流操作是主流方法,因為它易于實現且對蛋白質結垢問題不那么敏感。連續流設備適合于許多定義明確的簡單生化應用以及某些任務(如化學分離),但它們不太適合需要高度靈活性或流體操作的任務。這些封閉通道系統固有地難以集成和縮放,因為控制流場的參數沿流路變化,使得流體在任何一個位置流動都取決于整個系統的屬性。xxx蝕刻的微結構還導致有限的可重構性和較差的容錯能力

    連續流系統中的過程xxx功能可以通過基于MEMS技術的高靈敏度微流傳感器來實現,該傳感器的分辨率可低至納升范圍。

    基于液滴的微流控

    與連續的微流控相反,基于液滴的微流控是微流控的一個子類別。基于液滴的微流控技術以低雷諾數和層流模式操作不混溶相中的離散體積的流體。在過去的幾十年中,對基于液滴的微流控系統的興趣已xxx增長。微滴可方便地處理微小體積的液體(μl至fl),提供更好的混合、封裝、分選和感測,并適合高通量實驗。有效利用基于液滴的微流控的好處需要對液滴的產生有深刻的理解來執行各種邏輯操作例如液滴運動、液滴分類、液滴合并和液滴破碎。

    數字微流控

    上述閉路連續流系統的替代方案包括新穎的開放式結構,其中使用電潤濕在襯底上操縱離散的,可獨立控制的液滴。類似于數字電子學,該方法稱為數字微流控學。Le Pesant等。率先使用電毛細管力在數字軌道上移動液滴。Cytonix率先提出的“流體晶體管” 也發揮了作用。該技術隨后被杜克大學商業化。通過使用離散的單位體積液滴,可以將微流控功能簡化為一組重復的基本操作,即,將一個單位的流體移動一個單位的距離。這種“數字化”方法有助于使用基于細胞的分層方法進行微流控生物芯片設計。因此,數字微流控技術提供了靈活,可擴展的系統架構以及高容錯能力能力。此外,由于每個液滴可以獨立控制,因此這些系統還具有動態可重構性,從而可以在同時執行一組生物測定過程中,將微流控陣列中的單位細胞組重構為改變其功能。盡管在封閉的微流控通道中操縱液滴,但是由于對液滴的控制不是獨立的,因此不應將其混淆為“數字微流控”。用于數字微流控的一種常見的致動方法是電介質上電潤濕(EWOD)。在數字微流控范式中,使用電潤濕已證明了許多芯片實驗室應用。但是,最近還使用磁力、聲表面波、光電潤濕、機械驅動等等方法對液滴進行了其他處理。

    紙基微流控

    紙基微流控設備在便攜式,廉價和用戶友好的醫療診斷系統中占據了越來越大的位置。基于紙張的微流控技術依賴于多孔介質中毛細管滲透的現象。為了在二維和三維上調整流體在諸如紙的多孔基質中的滲透,可以控制微流控裝置的孔結構,潤濕性和幾何形狀,而液體的粘度和蒸發速率則起著更重要的作用。許多此類設備在親水性紙上具有疏水性屏障,可將水溶液被動地輸送到發生生物反應的出口。當前的應用包括便攜式葡萄糖檢測和環境測試,希望到達缺乏先進醫學診斷工具的地區。

    粒子檢測微流控

    在流體中的顆粒檢測領域中,已經獲得大量學術努力和一些商業努力的一個應用領域。通常使用庫爾特(Coulter)計數器對直徑小至約1μm的細小流體傳播顆粒進行顆粒檢測,當諸如鹽水中的弱導電流體通過小直徑(約100μm)時,會產生電信號)孔,從而產生與顆粒體積與孔體積之比成正比的電信號。這背后的物理過程相對簡單,在DeBlois和Bean的經典論文中進行了描述,而該實現首先在Coulter的原始專利中進行了描述。這是用于例如大小和計數紅細胞(紅血細胞[維基])以及白細胞(該方法的白血細胞進行標準血液分析)。但是,RPS方法不適用于直徑小于1μm的顆粒,因為信噪比降至可靠可檢測極限以下,該信噪比主要由分析物通過的孔的大小和樣品的輸入噪聲確定。xxx級放大器

    傳統RPS Coulter計數器的孔徑限制是通過用于制造孔的方法設置的,雖然這是商業秘密,但很可能使用傳統的機械方法。這是微流控可能會產生影響的地方:基于光刻的微流控設備生產,或者更有可能采用模制工藝生產可重復使用的模具制造微流控設備的模具,其尺寸限于比傳統加工小得多的尺寸。可以輕松制造低至1μm的關鍵尺寸,并且花費更多的精力和金錢,也可以可靠地圖案化100 nm以下的特征尺寸。這使得能夠廉價地生產集成在微流控回路中的孔,在該微流控回路中,孔徑可以達到100 nm量級,同時最小粒徑隨之減小了幾個數量級。

    其結果是出現了微流控粒子計數的一些基于大學的發展和上漿與伴隨這項技術的商業化。這種方法已被稱為微流控電阻脈沖感應(MRPS)。

    微流輔助磁泳

    微流控裝置的主要應用領域之一是不同流體或細胞類型的分離和分類。在微流控領域的最新發展已經看到了微流控器件與磁致集成的集成:磁場遷移粒子。這可以通過使包含至少一種磁性成分的流體通過微流控通道來實現,該流體具有沿通道的長度方向定位的磁體。這會在微流控通道內部產生磁場,從而將磁性活性物質吸引到該通道,從而有效地分離出流體中的磁性和非磁性成分。這種技術可以很容易地用于在工業環境中,手頭的流體已包含磁性活性物質。例如,少量金屬雜質會進入某些可消耗的液體,即牛奶和其他制品。方便地,在牛奶的情況下,這些金屬污染物中有許多表現出順磁性。因此,在包裝之前,可以使牛奶流過具有磁性梯度的通道,以凈化金屬污染物。

    微流輔助磁泳的其他更多以研究為導向的應用是眾多的,并且通常針對細胞分離。完成此操作的一般方法涉及幾個步驟。首先,需要對順磁性物質(通常是微米/ 納米粒子或順磁性流體)進行功能化,以靶向目標細胞類型。這可以通過確定感興趣的細胞類型特有的跨膜蛋白,然后用互補的抗原或抗體對磁性顆粒進行功能化來實現。一旦將磁性粒子功能化,它們就會分散在細胞混合物中,在那里它們僅與目標細胞結合。然后可以使所得的細胞/顆粒混合物流過具有磁場的微流控裝置,以將靶細胞與其余細胞分離。

    相反,微流控輔助磁泳可用于促進微滴或栓塞內的有效混合。為此,向微滴注入順磁性納米顆粒,并使其流過直通道,該直通道穿過快速交變的磁場。這導致磁性顆粒在液滴內快速地從一側推到另一側,并導致微液滴內容物的混合。這消除了傳統的基于通道的液滴混合所必需的繁瑣的工程考慮。其他研究也表明,通過將細胞懸浮在順磁性流體中并利用磁-阿基米德效應,可以實現無標記的細胞分離。盡管這確實消除了粒子功能化的復雜性,但仍需要進行更多研究才能充分了解磁阿基米德現象以及如何將其用于此目的。這不是微流控輔助磁致變體的各種應用的詳盡清單。以上示例僅強調了這種分離技術在當前和未來應用中的多功能性。

    內容由匿名用戶提供,本內容不代表www.gelinmeiz.com立場,內容投訴舉報請聯系www.gelinmeiz.com客服。如若轉載,請注明出處:http://www.gelinmeiz.com/113870/

    (3)
    詞條目錄
    1. 微流控的種類
    2. 開放式微流控
    3. 連續流微流控
    4. 基于液滴的微流控
    5. 數字微流控
    6. 紙基微流控
    7. 粒子檢測微流控
    8. 微流輔助磁泳

    輕觸這里

    關閉目錄

    目錄
    91麻精品国产91久久久久