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微流體操控之循環(huán)進(jìn)樣
在細(xì)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(dòng)，盡可能的為細(xì)胞提供與在生物體內(nèi)一致的培養(yǎng)環(huán)境，同時(shí)，在流體循環(huán)過程中，也方便收集細(xì)胞產(chǎn)物。此外，在做一些微流體的過濾實(shí)驗(yàn)時(shí)，也需要進(jìn)行流體循環(huán)，如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細(xì)胞時(shí)，通過流體循環(huán)使全血多次穿過全血過濾膜，可提高紅細(xì)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(shí)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(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
2.利用兩向六位閥（L-Switch）實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
3.利用注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)。
利用循環(huán)模組實(shí)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(gè)Flow EZ壓力泵分別驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液池A和儲(chǔ)液池B中的流體，流體被泵出后（單次只泵出儲(chǔ)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(yuǎn)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(dòng)，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(chǔ)液池A或B中。
此系統(tǒng)進(jìn)行流體循環(huán)時(shí)，流體流向在“儲(chǔ)液池A-微流控芯片-儲(chǔ)液池B”和“儲(chǔ)液池B-微流控芯片-儲(chǔ)液池A”兩種狀態(tài)下切換。
利用兩向六位閥（L-Switch）實(shí)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(gè)儲(chǔ)液池。其連接方式如下圖所示。
此系統(tǒng)進(jìn)行微流體循環(huán)時(shí)，會(huì)在位置1和位置2兩種狀態(tài)下進(jìn)行切換。
位置1：MFCS壓力泵將A儲(chǔ)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(chǔ)液池中。
位置2：壓力泵將B儲(chǔ)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(chǔ)液池A中。
此系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)壓力泵驅(qū)動(dòng)流體的方向與時(shí)間，結(jié)合閥門控制，實(shí)現(xiàn)了流體循環(huán)，同時(shí)也保證了流體在微流控芯片中以同一方向流動(dòng)。
利用注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)
此系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中，注射泵與一個(gè)6位換向閥相連，6位換向閥的兩個(gè)閥口分別與一塊微流控芯片和一個(gè)儲(chǔ)液池相連，微流控芯片和儲(chǔ)液池相連。
此系統(tǒng)工作原理為：首先，注射泵通過6位換向閥與儲(chǔ)液池相連，注射泵將儲(chǔ)液池中的流體吸至注射器中，之后，通過閥門切換，注射泵通過6位換向閥與微流控芯片相連，注射泵將流體泵至微流控芯片中，后于儲(chǔ)液池中收集，依次往復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)。上圖中的狀態(tài)為：注射泵正往微流控芯片中泵入樣本。
此系統(tǒng)進(jìn)行微流體循環(huán)時(shí)，流量控制精確，使用單個(gè)儲(chǔ)液池便可實(shí)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(shí)現(xiàn)5種流體于同一芯片中的循環(huán)進(jìn)樣，不過，其缺點(diǎn)在于，在使用注射泵“吸推”操作時(shí)，會(huì)存在一定的的時(shí)間間隔和交叉污染。