液滴微流控(二):液滴制備系統(tǒng)
成功制備穩(wěn)定、均一的液滴需同時(shí)具備三大關(guān)鍵要素:穩(wěn)定的壓力輸出,精確的流量控制和合適的芯片設(shè)計(jì)。本文以十字型液滴芯片為例,介紹一種可靠的液滴制備系統(tǒng),其示意圖見下。
液滴制備系統(tǒng)概覽
此液滴制備系統(tǒng)組成部分有:2個(gè)FLOW EZ壓力泵,2個(gè)儲(chǔ)液池,2個(gè)過(guò)濾器,2個(gè)流量傳感器,1個(gè)芯片夾具,1個(gè)十字型液滴芯片和1個(gè)回收池組成。下圖為液滴制備系統(tǒng)實(shí)物連接圖。
此系統(tǒng)工作時(shí),2個(gè)FLOW EZ壓力泵分別將油相與水相從儲(chǔ)液池中泵出,首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾器,濾除試劑中的雜質(zhì)(防止因雜質(zhì)造成芯片堵塞),然后經(jīng)過(guò)流量傳感器(通過(guò)反饋控制,進(jìn)一步提高流量控制精度),再經(jīng)過(guò)固定在芯片夾具(芯片夾具具有一定重量,防止芯片發(fā)生位移)中的十字型液滴芯片,終,油相與水相在液滴芯片中形成液滴后,于回收池中完成收集。
為什么選擇壓力泵?
注射泵、蠕動(dòng)泵因其工作原理屬于機(jī)械驅(qū)動(dòng),每“行進(jìn)”一步之間存在一定的時(shí)間間隙,因此會(huì)存在一定的脈沖效應(yīng),造成輸出壓力存在脈沖現(xiàn)象,流量穩(wěn)定性欠佳,而壓力泵工作原理為壓力驅(qū)動(dòng),不存在脈沖效應(yīng),可實(shí)現(xiàn)十分穩(wěn)定的壓力輸出,從而獲得十分穩(wěn)定的流量控制,是作為液滴制備驅(qū)動(dòng)源的*,再搭配其配套的流量傳感器,短時(shí)間之內(nèi)便可實(shí)現(xiàn)流量的精確穩(wěn)定控制。
合適的芯片設(shè)計(jì)
合適的芯片設(shè)計(jì)是成功制備液滴的關(guān)鍵,我們應(yīng)根據(jù)自身所要制備液滴的實(shí)際情況,在不同通道寬度,通道親水或疏水,不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),頂部進(jìn)樣或側(cè)邊進(jìn)樣等多種液滴芯片中做出選擇,下圖展示了三種液滴芯片。
液滴生成展示
通過(guò)調(diào)節(jié)壓力泵的輸出壓力,改變油相與水相的流量,便可實(shí)現(xiàn)不同大小、頻率的液滴制備,下圖分別展示了本文所用系統(tǒng)在4種不同壓力下的液滴生成情況。
搭建液滴制備系統(tǒng),須嚴(yán)格滿足三大要素:穩(wěn)定的壓力輸出,精確的流量控制和合適的芯片設(shè)計(jì)。