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在做微流控實驗的過程中,通常會有氣泡存在于微流控的通道中,這些氣泡有時候會影響實驗的精確度和穩定性,因此,在做某些實驗時,我們需要在氣泡進入到微流控芯片通道內部之前將其過濾掉。


如何去除微流控實驗通路上的氣泡?

如果要想排除掉微流控通路上的氣泡,那么我們需要先了解下,氣泡是從哪里引入的。微流控通道內的氣泡來源主要有如下幾個方面:
(1)開始向芯片通道內注入液體
     當開始做微流控實驗時,需要啟動微流控裝置,把所需要的實驗液體注入到芯片的通道內,在這個過程中,會有大量的空氣注入到微流控系統的通道內部。即使將實驗用的液體注入到芯片通道內直至滿通道后,仍可能會有部分氣泡存在。

     在復雜的微流控實驗系統中,經常會用到微流控切換范或流體開關,這些閥或開關在進行工作時,也會引入部分氣泡。

(3)微流控系統中的某部分有泄露
     如果微流控系統中的一個或多個適配件或者其他連接的地方有漏氣,那么漏氣的地方也會向微流控系統中引入氣泡。

(4)PDMS芯片
     PDMS芯片是一個多孔材料加工出來的芯片,如果是長期的實驗,那么PDMS芯片的微通道內也會誘導產生部分氣泡。

(5)氣體溶解
     在實驗的過程中,實驗用的液體會溶解部分氣體如氧氣、二氧化碳等,這些溶解的氣體會導致氣泡的形成。尤其是在實驗過程中,如果實驗液體進行加熱,那么在芯片的通道內就會有氣泡產生。

從以上可以看到,有多個地方會引入氣泡,那么這些引入的氣泡對微流控實驗有哪些影響呢?
(1)影響流體流動的穩定性。微流控系統中的氣泡在微流控系統中會發生移動或擴張/收縮等狀態,這會導致微流體通路上的液體流量不穩定。

(2)影響微流體通路上的壓力變化。當微流體通路上的氣泡被卡在通道的某一個位置時,就會導致系統達到壓力平衡所需要的時間增長。當我們需要微流體有良好的反應時,這種現象對微流控實驗是不利的。

(3)影響微流控系統的流阻。微流體通道內氣泡的存在,會間接的導致微流體通道的寬度變窄,從而導致流阻的增加。當使用注射泵進行實驗時,因氣泡存在而導致的流阻增加將會導致微流控芯片內部的壓力顯著增加。

(4)影響細胞的培養。氣泡邊界的界面張力會對細胞施加壓力,甚至會導致細胞死亡。

(5)影響實驗結果的觀察。氣泡和液體之間相交的界面處有可能會聚集粒子或蛋白質,這些在用顯微鏡觀察時,會導致偽影或不真實的影響,從而會影響實驗結果的觀察。

(6)影響微流體芯片通道內表面的性質。當微流體通道內存在大量的氣泡時,還可能會損害芯片通道內表面的修飾性質。

既然微流體系統中的氣泡對微流控實驗有這么多不利的地方,那么我們在實際的實驗過程中,該怎么去除氣泡呢?


在微流控系統中添加除泡裝置,就可以除去流向微流控芯片內液體中的氣泡。比如如下的除氣泡裝置。

如何去除微流控實驗通路上的氣泡?

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