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如何选择微流控用3D打印机?

泰初科技(天津)有限公司 2020-04-16 14:03:34 433  浏览

  • 在本文中,我们解释了现有的3D打印技术,3D打印的变化和局限性。本文介绍的3D打印技术 基于相同的加法过程系统,每个对象通过信息系统切成薄片然后再逐层构建。

    微流控3D打印机的类型

    微流体3D打印机:科学应用
    3D打印是一种古老的工厂工艺,是增材制造的一种倾斜。随着效率的提高,3D打印在许多不同的领域中找到了应用,例如微流控技术。3D打印技术允许使用多种材料以廉价的成本开发出任何一次性物品。3D打印的准确性已经非常高了,足可以创建微流体系统,并且现今的市场上已经存在这种3D打印机。



    微流体3D打印机:选择性激光熔化(SLM)
    这里,激光束在整个打印方案中移动并加热粉末状材料,直到材料的熔点,粉末变成固化的结构。一旦完成该步骤,辊子就会将粉末放在已向下移动一层高度的工件上方,然后再次开始激光烧结过程。
    选择性激光熔化更多地用于金属成分。



    微流体3D打印机:选择性激光烧结(SLS)
    选择性激光烧结就像SLM一样,但有一个区别:激光束不会在材料的熔点加热,它会在材料熔点之前停止加热,并在粉状材料的晶粒之间产生内聚力,因此,热量会重新组合粉末材料之间的晶粒并产生内聚力。
    选择性激光烧结更多地应用于热塑性组合物。



    微流体3D打印机:熔融沉积建模(FDM)
    熔融沉积建模是世界上常用的3D打印过程,简单GX。它适用于许多应用领域。熔融沉积建模的原理是放下加热的塑料,将加热框架放在平坦的表面上(对应于X和Y的移动),然后逐片向上移动(在Z轴上移动)。所有这些移动都描述了该空间的3轴即笛卡尔空间。



    微流体3D打印机:立体光刻设备(SLA)
    立体光刻设备具有与选择性激光熔化和选择性激光烧结相同的过程,激光束以曝光参数加热树脂,并使树脂聚合。物体再次移动一层的高度,然后机器根据物体的切片投影一个新方案。产品受紫外线辐射以使其固化。



    由于我们正在开发FDM 3D打印机,因此,本文的以下部分将仅涉及FDM技术。

    微流体3D打印机:熔融沉积模型打印机的材料种类繁多
    与您在市场上找到的各种丝状材料(ABS、PLA、POM、尼龙等)相比,树脂的多样性受到限制。材料的类型有很多种:可生物降解、食品接触证明、耐腐蚀等,每种材料都有其自身的特征和功能。每种材料都常见的一件事是它们在冷却时会翘曲,某些材料如ABS如果冷却得太快则会发生高翘曲,而PLA则很少出现这样的问题。翘曲特性取决于材料工厂的每种材料成分和建议。



    微流体3D打印机:3D打印机移动的不同系统和不同精度
    对于FDM方法,我们必须将电动机的旋转转换为平移运动,为此,有2种的解决方案:

    (1)带轮和皮带系统提供了一种廉价的解决方案,尽管分辨率降低了精度,但仍可以进行高速打印。

     


    (2)螺丝系统:高精度的丝杠和螺母系统 – 但是,定位时会产生间隙,因此会降低一点精度。
     


    (3)滚珠丝杠系统具有更高的精度,但大大降低了打印速度,但是与其他具有极小的反冲(50μm以下)系统相比,其精度更高,这种系统对于微流体和微系统的加工会更有吸引力。
     


    您可以根据Z后产品所需的质量选择合适的系统。一些打印机结合了用于X和Y轴的螺栓皮带和用于Z轴的滚珠丝杠。

    微流体3D打印机:热头端和热床(专为FDM打印机)
    热头很重要,这是3D打印机的重要组件。热头是在合适的熔融温度下加热塑料,然后再沉积。挤出机的选择是提高机器效率的关键。同样,也有2种挤出机系统:一种是带有螺纹喷嘴和水龙头散热器,另一种是带孔喷嘴和散热器的系统。后面一个系统会更有效地防止泄露。

    如果材料加热过多,那么将会得到粘稠的材料,其会泄露并挤压挤出机。如果材料加热不足,则长丝状材料将无法通过喷嘴。

    热珠可较大程度地减少热端和环境之间的温度差,因此,它可以防止加热的材料获得过高的冷却速率并自行回缩以产生称为翘曲的现象。加热塑料可使其保持在不会变形的温度范围内。



    微流体3D打印机:软件 – 3D打印机的计算机界面
    微流体3D打印机软件通常分为两部分:diyi部分允许您将对象放置在板上并选择不同的参数如高度、填充、速度、图形界面等;第二部分“hide”是切片机,该部分会对在您选择的不同参数的任何切片高度上进行切割,切片器将会创建100个切片。在每个切片中,它将分析“图像”并分解为坐标以及X轴和Y轴,因此,这是我们通过告诉电机将位置从另一个位置移动来创建移动的方式。这些指示在名为“gcode”的文件中列出,这也是您文件的扩展名,例如:


    G1 : Telling the printer to move                   F: for feedrate in mm/min

    提高3D打印机精度的机械元件:步进电机


     


    步进电机的旋转是逐段地旋转的,例如1.8°/step的电动机需要200步(step)才能旋转200×1.8°=360°,角度越小,获得的精度就越高。电机还必须与系统耦合才能实现平移运动,并与步进驱动器耦合。这个全局系统将定义移动给定距离所需要的步骤。但是,每步的度数越小,您的全局系统将越精确:如果需要80步长移动1mm,那么1步长移动1/80=0.125mm或12.5μm,而如果需要320步长移动1毫米,通过相同的计算,则1步长移动3.13μm,这种精度是微流体系统必需的。

    步进电机驱动器:提高精度的电子元件


     


    步进电机驱动器通过内插电动机的当前功能并将其分段,从而提供虚拟步长和电子精度。这些虚拟步长乘以系统的机械步长,但是虚拟步长越高,扭矩越低。因此,需要在虚拟步长和扭矩之间做一个折衷。步进驱动器也可以控制电机的噪音。

    风扇:对获得更好的3D打印效果很重要


     


    通常,一是通过冷却挤出机的散热器主体,以防止温度过高;二是在需要时冷却部分(像桥接结构一样,建议使用高冷却的方式)。

    用户操作的3D打印机界面


     


    打印机界面可以使机器运行、自动化控制且易于使用。配备SD插槽后,您可以使用简单操作的界面运行任何已加载的程序,甚至可以在需要时调整某些参数。

    电子电容传感器


     


    这种电容式传感器可以做有趣的事,首先,它为diyi层提供了良好的挤出机高度,并允许测试平坦表面的不同点且创建表面的虚拟法线向量,并将每个点乘以该法线以便在移动和定位时获得更好的精度!


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如何选择微流控用3D打印机?


在本文中,我们解释了现有的3D打印技术,3D打印的变化和局限性。本文介绍的3D打印技术 基于相同的加法过程系统,每个对象通过信息系统切成薄片然后再逐层构建。

微流控3D打印机的类型

微流体3D打印机:科学应用
3D打印是一种古老的工厂工艺,是增材制造的一种倾斜。随着效率的提高,3D打印在许多不同的领域中找到了应用,例如微流控技术。3D打印技术允许使用多种材料以廉价的成本开发出任何一次性物品。3D打印的准确性已经非常高了,足可以创建微流体系统,并且现今的市场上已经存在这种3D打印机。



微流体3D打印机:选择性激光熔化(SLM)
这里,激光束在整个打印方案中移动并加热粉末状材料,直到材料的熔点,粉末变成固化的结构。一旦完成该步骤,辊子就会将粉末放在已向下移动一层高度的工件上方,然后再次开始激光烧结过程。
选择性激光熔化更多地用于金属成分。



微流体3D打印机:选择性激光烧结(SLS)
选择性激光烧结就像SLM一样,但有一个区别:激光束不会在材料的熔点加热,它会在材料熔点之前停止加热,并在粉状材料的晶粒之间产生内聚力,因此,热量会重新组合粉末材料之间的晶粒并产生内聚力。
选择性激光烧结更多地应用于热塑性组合物。



微流体3D打印机:熔融沉积建模(FDM)
熔融沉积建模是世界上常用的3D打印过程,简单GX。它适用于许多应用领域。熔融沉积建模的原理是放下加热的塑料,将加热框架放在平坦的表面上(对应于X和Y的移动),然后逐片向上移动(在Z轴上移动)。所有这些移动都描述了该空间的3轴即笛卡尔空间。



微流体3D打印机:立体光刻设备(SLA)
立体光刻设备具有与选择性激光熔化和选择性激光烧结相同的过程,激光束以曝光参数加热树脂,并使树脂聚合。物体再次移动一层的高度,然后机器根据物体的切片投影一个新方案。产品受紫外线辐射以使其固化。



由于我们正在开发FDM 3D打印机,因此,本文的以下部分将仅涉及FDM技术。

微流体3D打印机:熔融沉积模型打印机的材料种类繁多
与您在市场上找到的各种丝状材料(ABS、PLA、POM、尼龙等)相比,树脂的多样性受到限制。材料的类型有很多种:可生物降解、食品接触证明、耐腐蚀等,每种材料都有其自身的特征和功能。每种材料都常见的一件事是它们在冷却时会翘曲,某些材料如ABS如果冷却得太快则会发生高翘曲,而PLA则很少出现这样的问题。翘曲特性取决于材料工厂的每种材料成分和建议。



微流体3D打印机:3D打印机移动的不同系统和不同精度
对于FDM方法,我们必须将电动机的旋转转换为平移运动,为此,有2种的解决方案:

(1)带轮和皮带系统提供了一种廉价的解决方案,尽管分辨率降低了精度,但仍可以进行高速打印。

 


(2)螺丝系统:高精度的丝杠和螺母系统 – 但是,定位时会产生间隙,因此会降低一点精度。
 


(3)滚珠丝杠系统具有更高的精度,但大大降低了打印速度,但是与其他具有极小的反冲(50μm以下)系统相比,其精度更高,这种系统对于微流体和微系统的加工会更有吸引力。
 


您可以根据Z后产品所需的质量选择合适的系统。一些打印机结合了用于X和Y轴的螺栓皮带和用于Z轴的滚珠丝杠。

微流体3D打印机:热头端和热床(专为FDM打印机)
热头很重要,这是3D打印机的重要组件。热头是在合适的熔融温度下加热塑料,然后再沉积。挤出机的选择是提高机器效率的关键。同样,也有2种挤出机系统:一种是带有螺纹喷嘴和水龙头散热器,另一种是带孔喷嘴和散热器的系统。后面一个系统会更有效地防止泄露。

如果材料加热过多,那么将会得到粘稠的材料,其会泄露并挤压挤出机。如果材料加热不足,则长丝状材料将无法通过喷嘴。

热珠可较大程度地减少热端和环境之间的温度差,因此,它可以防止加热的材料获得过高的冷却速率并自行回缩以产生称为翘曲的现象。加热塑料可使其保持在不会变形的温度范围内。



微流体3D打印机:软件 – 3D打印机的计算机界面
微流体3D打印机软件通常分为两部分:diyi部分允许您将对象放置在板上并选择不同的参数如高度、填充、速度、图形界面等;第二部分“hide”是切片机,该部分会对在您选择的不同参数的任何切片高度上进行切割,切片器将会创建100个切片。在每个切片中,它将分析“图像”并分解为坐标以及X轴和Y轴,因此,这是我们通过告诉电机将位置从另一个位置移动来创建移动的方式。这些指示在名为“gcode”的文件中列出,这也是您文件的扩展名,例如:


G1 : Telling the printer to move                   F: for feedrate in mm/min

提高3D打印机精度的机械元件:步进电机


 


步进电机的旋转是逐段地旋转的,例如1.8°/step的电动机需要200步(step)才能旋转200×1.8°=360°,角度越小,获得的精度就越高。电机还必须与系统耦合才能实现平移运动,并与步进驱动器耦合。这个全局系统将定义移动给定距离所需要的步骤。但是,每步的度数越小,您的全局系统将越精确:如果需要80步长移动1mm,那么1步长移动1/80=0.125mm或12.5μm,而如果需要320步长移动1毫米,通过相同的计算,则1步长移动3.13μm,这种精度是微流体系统必需的。

步进电机驱动器:提高精度的电子元件


 


步进电机驱动器通过内插电动机的当前功能并将其分段,从而提供虚拟步长和电子精度。这些虚拟步长乘以系统的机械步长,但是虚拟步长越高,扭矩越低。因此,需要在虚拟步长和扭矩之间做一个折衷。步进驱动器也可以控制电机的噪音。

风扇:对获得更好的3D打印效果很重要


 


通常,一是通过冷却挤出机的散热器主体,以防止温度过高;二是在需要时冷却部分(像桥接结构一样,建议使用高冷却的方式)。

用户操作的3D打印机界面


 


打印机界面可以使机器运行、自动化控制且易于使用。配备SD插槽后,您可以使用简单操作的界面运行任何已加载的程序,甚至可以在需要时调整某些参数。

电子电容传感器


 


这种电容式传感器可以做有趣的事,首先,它为diyi层提供了良好的挤出机高度,并允许测试平坦表面的不同点且创建表面的虚拟法线向量,并将每个点乘以该法线以便在移动和定位时获得更好的精度!


2020-04-16 14:03:34 433 0
微流控注射器的选择类型

用户应谨慎选择适合您注射泵的注射器类型。以下是一些常见的注射器功能及其用途,例如用户在选择时应考虑的大小(size)、柱塞(plunger)和管路(tubing)。

注射器针筒(Barrel)
评估注射器针筒的三个特征:外径、内径和体积。



外径(OD)
外径代表注射器针筒的厚度。该值确定注射器是否适配安装到注射泵上。大多数注射泵制造商会根据注射器的体积来表明注射泵的允许注射器尺寸。这种方法通常可行,因为大多数特定体积的注射器具有相似的外径,但是某些专用注射器(气密、钢等)的外径与常见的同类产品截然不同。用户应注意其注射器尺寸的实际外径以及注射泵允许的Z大外径。

某些注射器的针筒可能不均匀或呈锥形,导致注射器不能水平放置在注射器针筒做或注射器支架拖中。如果柱塞(plunger)不是水平的,并且注射器柱塞盖未与推块齐平,则导致推块水平推向非水平柱塞。这可能导致流速不准确,并可能损坏任何类型的注射器。

内径(ID)
内径表示存储流体的筒体内腔的厚度。该值非常重要,因为需要知道它能够在注射泵上设置准确的流速。注射泵的流速基于注射柱塞在设定的时间内传递特定体积所需行进的线性距离。由于注射器针筒的内腔是圆柱体,因此,可以基于圆柱体的体积方程式确定柱塞需要行进的线性距离。下图表示圆柱体的体积方程,通过该方程可以计算柱塞移动以及传递特定体积所需要的线性距离。

I=V/(πd/20^2 )

其中,I是柱塞行进的线性距离,以cm为单位,V是体积(以mL为单位),d是直径(以mm为单位)。

对于大部分注射泵来讲,只需要将注射器的内径输入到注射泵界面中或从内置的注射器库中选择装入的注入器,泵就可以确定推动注射器柱塞的距离和速度。

线性距离限制确定了注射泵的流量范围。Z小流速取决于注射泵步进电机的步进分辨率。Z大流速取决于推动块可以移动的Z快线性速度。这两个限制主要取决于步进电机的类型。用户应选择一个具有体积/内径的注射器,以使线性运动接近这两个极限的中间。

体积/容积(volume)
注射器的体积应足够满足用户的应用。但是,用户应小心选择不会过度超出其容量要求的注射器。

对于玻璃注射器,注射器的体积误差约为1%(对于塑料注射器,其误差约为5%)。这意味着用户应根据自己的应用选择尽可能小的注射器。例如,使用50mL注射器传输1mL液体,则体积误差约为0.5mL,这是有问题的,因为实际分配的体积可能在0.5到1.5mL之间。

柱塞(plunger)
对于需要抽取应用的注射器,必须考虑注射器柱塞盖的尺寸。在抽取过程中,注射器盖必须通过支架固定在注射泵的推块(pusher block)上。Chemyx注射泵上的支架可容纳各种尺寸不同的注射器以及不同的柱塞盖大小。在极少数情况下,非常小的注射器或非常大的注射器可能没有安装在支架内的柱塞盖。

法兰(Flange)
法兰的尺寸对于注射器在注射泵上的稳定性很重要。法兰应足够大,以便在将其压在注射器支架上时,将有助于防止在推动柱塞时注射器向前移动。在可以抽取的注射泵上,法兰应足够大,以使法兰支架可以夹在注射器上。

针头/导管(Needle/tubing)
连接到注射器/末端的针头或管道系统通常会限制流体的流动,这可能会引起一定的背压,从而导致注射泵停转。为了使背压Z小,应尽可能使用较大的内径和/或较短的导管。

注射器材质
注射器所用的材料类型可能会影响用户的应用以及注射泵的使用。

塑料材质
塑料注射器是一种廉价、一次性的便捷选择,通常开箱即用。通常,这些注射器带有完整的塑料柱塞头或橡胶柱塞头。橡胶柱塞注射器类型是更好的选择,可以较大程度地减少通过柱塞的流体泄漏

但是,塑料注射器确实有2个明显的缺点。塑料注射器柱塞和针筒在压力下会有些挠曲,导致体积误差高达5%。另外,带有橡胶塞的柱塞易于吸收一些有机溶剂例如DMSO。

玻璃
玻璃注射器在注射泵的应用中Z为常见。玻璃注射器可以重复使用,与大多数实验应用相兼容,并且比大多数注射器类型更准确。玻璃注射器的柱塞可以由磨砂玻璃,带有Teflon注射器类型的玻璃,金属或带有Teflon的金属加工而成。

磨砂玻璃柱塞通常是较为便宜的选择,但它可能会遭受流体流经柱塞的泄露而导致体积误差。此外,某些化学药品可能会使磨砂玻璃熔化,从而导致注射器无用。

其他类型的注射器柱塞会使注射器的泄露Z少(有些甚至是气密性的),从而有更高的流体准确度。具体选择哪一种取决于流体与注射器柱塞类型的兼容性。这些注射器的Z大缺点是成本,这比大多数注射器成本要高得多。

不锈钢
不锈钢注射器是Z耐用的注射器。这些注射器主要用于会导致玻璃或塑料注射器破裂的高压加药应用。尽管其精度与玻璃注射器相似,但是它们的尺寸通常不小于5mL,这降低了其在Z小剂量的大多数应用。不锈钢注射器更昂贵,并且不像其他注射器那样容易使用,因为它们不透明,这使得装载和清除气泡更具有挑战性。



2020-05-24 08:35:43 528 0
3D打印互换式结构多级微流控混合器|Nanoscribe微纳

近日,来自不来梅大学微型传感器、致动器和系统(IMSAS)研究所的科学家们发明了一种全新的微流道混合方式,即通过堆叠彼此交替的液流来减少扩散长度,并提出了微流控混合的新概念:多级互换式混合器。


科学家们使用Nanoscribe公司的3D打印系统,将自由形式3D微流控混合元件集成到预制的晶圆级二维微流道中。该微型混合器可以处理高达100微升/分钟的高流速样品,适用于药物和纳米颗粒制造,快速化学反应、生物学测量和分析药物等各种不同应用。


上图:在预制的二维微流道中3D打印制作壁厚约为2µm的螺旋状结构三级微流控混合器。图片来自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen


通过使用Nanoscribe的Photonic Professional打印系统制作的微流控元件完全嵌入进预制的二维微流道系统中,换句话说,科学家们运用3D微纳加工技术将自由形式的3D微流体混合器直接做成微流体芯片。每个微纳混合器都能在30秒内制作完成,从而确保了在一小时内完成加工整个晶圆。这要归功于Nanoscribe的3D微纳加工技术,可以实现混合器的快速制作,即从电脑模型设计(CAD)到打印样品的一步式操作流程。


当双光子聚合原理应用到传统光刻技术


互换式混合器是通过基于双光子聚合原理(2PP)的Nanoscribe光刻系统来实现制作的。DY步,使用SU-8光刻胶在硅晶圆上利用光刻技术制作二维微通道系统;第二步,运用双光子聚合技术将3D混合器元件集成到开放式为通道中;打印结束后在显影阶段将残留的未聚合材料冲洗掉,除去通道中所有抗蚀剂残留物;ZH,通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)片压在微通道的顶部来密封微流体装置。


三级微纳混合器在微通道中的顶视图。螺旋状互换式结构标记为红色。图片来自于Martin Oellers, Frieder Lucklum andMichael J. Vellekoop, University of Bremen


这种制造方法将3D微纳结构集成到了预制的晶圆级二维微流体通道中,突出了传统光刻和双光子聚合技术的WM兼容性和ZY性能。研究人员能够利用系统的高设计自由度和超高精度的特点,将复杂形状的3D微流体混合器定位到二维微流体通道中。


SEM图片来自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen


相关文献:

On-chip mixing of liquids with swap structures written by two-photon polymerization

网址:https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-019-2309-8


研究团队:

Institute for Microsensors, - actuators and -systems (IMSAS) –University of Bremen


2021-02-03 17:24:44 421 0
微流控流动化学-微流控OB1压力进样泵的微流体控制
流动化学(Flow Chemistry)又被称为微化学或连续流动化学,其为化学研究和发展提供了一个崭新的、高产且快速的手段。流动化学提供了一种在连续流动状态下而不是在传统的批量固定反应器中进行化学合成的新途径。在一个流动系统中,一个给定的化学反应发生在一个微反应器中,该微型系统集合了多个亚毫米的通道。反应物被不断的注入到微反应器中,在其中混合、发生化学反应,所产生的产品也被不断的收集。微反应器的内体积通常小于1毫升。此外,单个微反应器可按照一定的次序进行固定安排以形成有效的微流体化工厂。微反应器的小尺寸提供了高比表面积-体积,从而使其比传统的分批处理反应器能更有效地混合及高温、高质量的传递更多,从而Z终得到有着更高产量、更少杂质的质优制品。
流动化学的优势
1、精确的温度控制(-100℃ - 250℃)
2、混合快速
3、清洁的反应:产物完全与反应物分离,无过度反应。
4、反应快速:通过加压、加热等条件可使反应速率提高多倍以上。
5、安全的使用活性剂或有毒试剂:由于实际反应的体积很小(通常小于30mL),从而可以更安全的使用危险试剂。此外,良好的热转移优势可以对流体进行快速的散热,从而确保温度稳定。
6、易于放大:可进行克级、百克级、千克级的连续放大反应。
7、易于进行多相反应:固相、液相和气相均可作为反应物。
8、可一次性完成多步反应:将反应器按照次序排列在一起,调节整个系统的流速和反应时间,可以一次性完成所有的反应。
9、易于自动化与占用空间小
本博文介绍的流动化学实验具有如下几个优势
(1)无脉冲
实验过程中完全稳定的流速。采用压电技术的OB1压力控制器可以快速、稳定的控制微反应器内的流体流动。
(2)控制每个试剂的浓度
改变每个样品的浓度
(3)装置自动化
数天内自动进行测试
微流体作为化学合成工具的出现已经成熟,特别是在工业技术方面。与传统技术相比,它具有许多优点比如试剂消耗量小、提高选择性、反应易于清理、反应迅速及占用空间小等。
流动化学的应用
1、聚合物合成
2、有机合成
3、片内试剂混合
4、绿色化学
5、药物发现
6、样品制备
7、药物筛选
流动化学装置


(1)专用于流动化学的微流体系统
Elveflow提供了专用于流动化学和样品制备的独特系统。这种完全集成的解决方案包括创建连续流量和监控流量所需的所有元素。

(2)混合18种不同的试剂
适用于需要以不同量混合不同组分的实验
使用两个11 ports/10 positions valves,可以混合多达18种不同的试剂(洗涤顺序需要每个选择阀对应一个样品瓶)。微流体科里奥利力流量传感器BFS的使用确保了对质量注射的精细控制并精细调节注入的不同液体的比例。然后,芯片出口处使用微流体3/2 valve允许将混合芯片的输出引导至废物收集器中,以便对感兴趣的化合物组分进行后续的逐步清洗。
(3)反应器-混合芯片
Elveflow微流控OB1压力控制器快速、精确、稳定的流体控制视频介绍
以上视频展示了控制器的稳定性。我们在通道内通入三种不同的液体,并wan美调节不同液体的比例。其对于前面提到的应用特别有用。
实验优势
1、用于昂贵样品的小样品瓶
2、用于长期实验的大样品瓶
3、一次性零件
4、洗涤步骤(无交叉污染)
5、模块化、可升级和可扩展
6、流动注射精度为0.2%
7、自动注射
8、占用空间小
9、高度化学兼容性(PEEK,Stainless steel)
实验结论
与流体化学和样品制备的常规技术相比,微流体具有许多优点,其为新应用和更好的控制铺平了道路。
法国Elveflow高精密微流控仪器全家照,总有一款可以满足您的实验需求。此外,您还可以享受到更高端、更高级的本地化的应用技术服务,可确保您的实验畅通无阻。我们时刻与您在一起。


2019-08-19 17:21:45 408 0
微流控单细胞计数/分选

电阻抗检测技术广泛应用于材料科学、生命科学、食品安全、疾病诊断等领域。在微流控领域,电阻抗检测技术可应用于单细胞或微液滴的检测与分析、生物组织分析、细胞计数、细胞分选、交流介电电泳(DEP)和生物阻抗测量等。实验室内的微流控电阻抗检测系统在一定程度上可以看成是由多个不同功能的模块经过有效的有机组合而成的。该检测系统主要包括五个模块:微流控电阻抗检测芯片、微流控芯片进样泵、流量计或压力计、电阻抗分析仪/锁相放大器、光学显微镜等,如下图所示。



对于以上四个模块的组合,我们仅仅给出一个微流控电阻抗检测系统的连接示例,如下图1所示。对于该系统中所用到的设备,可以使用其他的实验设备进行代替,但是总体的连接方式是相同的。MFCS或者OB1Mk3驱动泵把储液池内的液体推入到微流控芯片的通道内。MFLI或者HF2LI产生一个或多个不同频率的正弦电压信号,施加在电阻抗芯片的激励电极上,敏感电极测量到的电流信号经过跨阻放大器转化为电压信号并对信号进行放大。放大后的电压信号输送到MFLI或者HF2LI锁相放大器。MFLI或者HF2LI锁相放大器MFCS或者OB1mk3驱动泵的参数调节和控制都在PC电脑上的LabOne软件和MAESFLO软件或者Elveflow Smart Interface上进行设置。


图1 微流控动态电阻抗检测系统连接图



HF2仪器与电阻抗芯片连接的实物图


如下以瑞士苏黎世仪器的MFLI锁相放大器连接电阻抗芯片为例介绍微流控动态电阻抗检测的原理。



MFLI锁相放大器与电阻抗芯片的连接图


动态电阻抗检测可用于测量微流体芯片通道内单个粒子的介电特性。以两对共面电极的微流控电阻抗芯片为例介绍动态电阻抗检测的过程,芯片结构示意图[8]如上图所示。在微流体芯片通道内加工两对金属微电极,一对微电极作为测量电极,用于测量介质溶液中单个粒子经过时的电流变化,而另一对电极作为参考电极,仅用于测量介质溶液的电流。当MFLI锁相放大器对两对电极同时施加一定幅值且具有一个频率或多个不同频率的交流信号时,微流体芯片通道内两对电极之间会产生电场。当粒子经过电极对之间的间隙时,电场会受到扰动而产生电流的变化,电流变化的幅度取决于粒子的尺寸、形状和介电性质。变化的电流经跨阻差分放大器进行放大并转换为差分电压信号。MFLI锁相放大器同时解调一个频率或多个不同频率的差分电压信号,从而给出每一个频率信号的同相分量和正交分量或者幅值和相位值,同时抵制所有其他频率信号的干扰。所测量的电阻抗的变化可在本地电脑上的LabOne软件里的Plotter进行实时观察且测量的数据可直接保存在本地电脑,方便后续使用MATLAB、Python等软件进行分析处理。


LabOne软件显示动态差分测量的显示曲线



带有共面金属电极的PDMS芯片中产生油包水微液滴,石蜡油为连续相(含span80表面活性剂),经过滤后的去离子水为分散相。产生的微液滴如下视频所示。


MFLI锁相放大器动态差分输入检测PDMS芯片中产生的微液滴视频如下所示。


 


2019-08-19 17:24:22 722 0
微流控用于活细胞成像的细胞培养-Elveflow微流控灌注套

利用微流控技术在微流控芯片通道内进行实时的细胞培养对很多生物学、医学等领域的工作人员来讲是一个重大的挑战和机会,通过该技术可以大规模的降低实验耗材消耗,提高实验转化效率,模拟实际生物环境下的细胞生长行为等。在科学研究和工业应用中,活细胞成像的细胞培养都具有较大的应用前途,那么现在有没有一款或一套合适的仪器来做细胞培养实验呢?答案是有的,Elveflow微流控灌注套装(Perfusion Pack)结合ALine公司的Microslides便可以完成细胞培养实验。




本文介绍的活细胞成像的细胞培养具有以下优势
(1)不再有介质耗尽
        该系统使用连续灌注,为细胞创造稳定的环境,无需任何手动操作。

(2)实时药物接触
        注入多达10种不同的液体。编程注射序列并自动化您的实验以便获得更好的重复性。适用于3D细胞培养和药物筛选。

(3)没有剪切应力
        MicroSlides旨在避免对细胞施加剪切应力,细胞不直接进入流动。

细胞培养可以兼容的生物


ADHERENT MAMMALIAN CELLS


YEASTS


WORM EMBRYOS

细胞培养用的实验仪器组件

细胞培养实验装置连接示意图


Tip:介质或药物切换
还可以进行培养基转换以使细胞暴露于不同的药物或条件。

Tip:不再有气泡
可以在MicroSlide之前添加气泡捕集器,以确保气泡不会进入芯片。(对于实验通路上气泡的产生和去除方法,可以点击 如何去除微流控实验通路上的气泡?这篇博文。)

如何使用微流控活细胞灌注套装?

1、在开始实验之前,用70%乙醇冲洗MicroSlide,储液器以及所有导管和连接器以确保无菌。请确保在生物安全罩下执行以下所有步骤以避免污染。



2、用培养基填充储液器并将储液器连接到流量控制器



3、将储液池连接到MicroSlide



如何填充MicroSlide?

1、将MicroSlide连接到Perfusion Pack后,如图所示倾斜设备。使用Elveflow智能界面软件ESI激活压力泵直到全部的三个储液槽都被填充1/4后再关闭压力泵。



2、用微量移液管向每个孔中加入10-30μL样品



3、从MicroSlide上取下粘合剂衬垫并用盖子密封,然后用拇指压下密封盖子。



如何在芯片上进行细胞培养?



在实验过程中,MicroSlide和储液器可放置在培养箱或环境室内,而OB1和流量传感器则留在室外。可以使用较长的导管将仪器放在培养箱的外面,如下图所示。


Elveflow微流控OB1压力控制器的详细介绍:Elveflow微流控压力泵/压力控制器OB1(四通道)简要介绍


更加详细的内容介绍,请查看如下链接:http://blog.sina.com.cn/fangdzxx

也可以随时关注我们的微信公众号:信号测量与微流控系统


2019-08-19 17:22:12 452 0
微流控技术的重要应用
 
2018-11-15 01:25:01 287 0
微流控技术的材料和微加工方法
 
2018-11-13 09:28:51 363 0
微流体心肌细胞培养模型-法国Elveflow微流控
本应用简要提出了一种微流体心肌细胞培养模型(microfluidic cardiac culture model, μCCCM),通过使用法国Elveflow微流控OB1压力和流量控制器来重建在天然心脏(正常和病理条件下)中观察到的机械负荷条件。位于芯片内部的心脏细胞通过3D细胞培养获得。

微流控OB1智能界面ESI软件允许轻松配置复杂功能(如正弦、方形、常数等),并将它们添加到项目调度程序project scheduler)中,以便模拟跳动心脏(压力、应变和剪切应力)的众多生理效应,从培养中的细胞到基因表达,生长和分化所必需的体内各种模拟条件。

可能的应用:
-再生医学/干细胞
-药物发现和测试
-研究其他细胞类型

本应用用到的组件清单
1、Elveflow压力和流量控制器OB1

2、样品池,每个样品池对应一种介质。

3、微流体导管

4、微流体配件和连接器

5、微流体器件(三叉口型微流控芯片)


Elveflow微流控灌注套装(Perfusion pack)

使用我们的专用Perfusion Pack可以在连续灌注下进行细胞生物学实验,微流体Perfusion Pack套装将会另加介绍。如有需要,请联系我们,我们也会根据您的特定应用研究来调整套装的组件组成。

介质重新添加而不会出现任何脉冲
1、流体流速:0.1 μL/min – 5 mL/min
2、轻松注入药物或试剂
3、兼容各种载玻片或灌注室

本实验的实验装置


尽可能避免使用软管(Tygon管),其会增加系统的响应时间。下图给出了本应用的实验连接图。


实验协议
这里向您介绍如何使用Elveflow智能界面ESI设置一系列功能和压强值并将其添加到project scheduler(项目计划程序)中:

确保所有电缆和导管都与Elveflow设备(USB线缆、24V DC等)连接良好。

在开始实验之前进行漏气测试并除去任何气泡,以确保良好的流量调节。了解哪种配件Z适合实验需求是迈向成功的diyi步。如果您对微流体配件不熟悉,可以联系我们。

Step1 – 连接MUX和OB1后,打开电脑上的Elveflow智能界面ESI软件。
Step2 – 选择OB1(示例为OB1MixO1)并为每个通道设置以mbar为单位的初始所需要的功能和压力值。在本设置的示例中:

Channel 1(Yellow medium)
功能正弦波形,Z大压力160mbar和Z小压力118mbar,周期0.7s和不对称相位180°(反相相位)。
Channel 2(White medium)
功能常数,120mbar。
Channel 3(Blue medium)
功能正弦波形,Z大压力160mbar和Z小压力118mbar,周期0.7s和不对称为0。

通过单击“保存配置”按钮,可以保存此配置以供后续使用。可以通过直接编辑窗口左侧的通道名称显示来更改通道的名称。
Step3 – 要将这些参数添加到scheduler中,请单击“添加项目步骤”按钮。
Step4 – 在scheduler程序窗口中,按scheduler table上的“New step”,选择“Wait”按钮并为之前列出的仪器插入performing time(“wait time”)(示例情况下为8s)。
Step5 – 返回OB1主窗口,为每个通道设置下一个所需要的功能和压力值,单位为mbar。在我们设置的示例案例中:

Channel 1(Yellow medium)
功能正弦波形,Z大压力45mbar和Z小压力22mbar,周期0.7s,不对称为0。
Channel 2(White medium)
功能常数,35mbar。
Channel 3(blue medium)
与Channel1相同的配置(这次不再设置反相位)。

Step6 – 重复步骤3和4。
Step7 – 返回OB1主窗口,为每个通道设置下一个所需要的功能和压力值,单位为mbar。在我们设置的示例案例中:

Channel 1(Yellow medium)
函数方波波形,Z大压力10mbar和Z小压力6.5mbar,周期0.5s,不对称为0。
Channel 2(White medium)
函数常数,6.8mbar。
Channel 3(blue medium)
与Channel1配置相同,但将不对称相位设置为180°。

Step8 – 重复步骤3和4。
Step9 – Z后,为了插入循环以重复所有步骤所需要的次数,请按scheduler table上的“New step”按钮并选择“Go to”。选择step1以启动循环(loop)序列(“Step to go”: 1)和重复数字(“repeat”:示例中为5)。
Step10 – 按“Start”按钮以便开始执行项目(project)。

如果需要,可以通过点击“open graph display”按钮查看图形显示,在显示窗口上设置所需要的Z大和Z小显示参数以便获得压力和流体流速,然后按播放按钮以启动压力和流速曲线显示。勾选channel display selection block上的相应框,然后选择需要显示的channel。

与以上其中一些步骤对应的屏幕截图顺序排列依次如下所示。












2019-08-19 17:23:13 422 0
如何把OB1压力控制器当做微流控注射泵使用?
摘要
本应用描述了如何使用Elveflow压力和流量控制器以及流量传感器来设置和监控确定的液体流速并为您的微流体实验执行流量控制。新版本的Elveflow智能软件可以将您的压力控制器虚拟转变为注射泵,以便保持这两种液体驱动方法的优势(高性能,易用性,直观性等)。

把Elveflow微流控OB1压力控制器当做微流控注射泵使用的设置方法视频,链接地址: http://www.yiqi.com/zt10926/video_302.html


组件清单
(1)Elveflow压力和流量控制器OB1

(2)样品池(小型、中型和大型微流体样品池)

(3)Elveflow液体流量传感器

(4)用于实验装置连接的微流体导管
        
(5)微流体配件和连接器
       
(6)微流体芯片
本实验中使用的软件版本是Elveflow智能界面软件ESI V2版。


实验装置图
下图显示了本应用的微流体实验装置
本实验中使用的Elveflow压力控制器仪表是OB1 Mk3压力控制器,但我们也可以很容易地使用AF1 Premium压力发生器来完成这项任务。
尽可能避免使用软性导管如Tygon管,因为软性导管会增加系统的响应时间。如果您对微流体导管不太熟悉,那么可以阅读 微流体导管基础介绍的博客。
下图显示了本应用实验中涉及的完整的实验组件连接,您需要按照该连接示意图组装上述列出的微流体仪器部件。微流体仪器部件组装完成后再进行实验。


实验协议
使用Elveflow智能界面软件ESI监控确定液体的质量流量。
确保所有仪器电缆和导管都与Elveflow设备(USB线、24V直流电压适配器等)连接良好。
在开始实验之前进行泄露测试并去除任何气泡,以确保良好的流量调节。了解哪种配件Z适合您的需求是迈向成功的diyi步。如果您对微流体配件不太熟悉,请阅读我们写作的 微流体配件基础知识的博客。
流量传感器对振动和运动扰动非常敏感,因此建议您尽可能地经常将流量传感器固定在稳定的表面上。
在微流体智能界面软件ESI上监控微流体系统的恒定流速比如50 μL/min,有必要按照以下步骤操作:
Step 1-在电脑上打开ESI软件,然后选择将要使用的仪器(示例中为OB1mix01)。

Step 2-单击“flow sensor”按钮,选择将在相应通道上使用的传感器范围。(在示例情况下,channel 1上为50 μL/min)。

Step 3-选择储液池尺寸(示例情况下为Eppendorf 1.5 mL)和样品量(示例情况下也为1.5 mL)。

Step 4-返回main window,激活相关通道上的flow button(示例情况下为channel 1),并设置流速值,单位为μL/min(示例中为30 μL/min)。请注意,在开始时,储液池的颜色是红色,但当流速稳定时,储液池颜色会变成蓝色。


Step 5(可选)-如果需要,可以通过单击“open graph display”按钮查看图形显示。在显示窗口上设置所需的Z大和Z小显示参数以获得压力和流速,然后按“play”按钮以启动压力和流速曲线显示。勾选通道(channel)显示选择块上的相应框就可以显示所勾选通道(channel)的曲线。

恭喜您!您已使用Elveflow流量传感器和Elveflow压力控制器OB1实现了液体流量的控制!


更加详细的内容介绍,请查看如下链接:http://blog.sina.com.cn/fangdzxx

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2019-08-19 17:22:12 553 0

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