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高速摄影仪拍摄微流控芯片内液滴生成过程

来源: 作者:admin 点击:92

微液滴在药物控释、病毒检测、颗粒材料合成、催化剂等领域中有重要应用。在IVD领域,基因芯片、蛋白芯片、数字PCR(dPCR)都需要利用微液滴。微流控技术的发展实现了微液滴尺寸、结构、形貌和功能的可控设计和精确操控,并能够大幅减少反应试剂的用量,在生化实验室进行分析检测方面已展现出其独特的优势。微流控液滴技术被广泛应用于数字PCR(dPCR)、荧光偏振免疫分析、蛋白质标记物分析、DNA基因检测、基因芯片、蛋白质芯片、药物递送、药物释放、病毒检测、颗粒合成、催化剂研究、微胶囊、单细胞和多细胞分析、毛细管电泳、化学发光检测等方面。


微流控芯片液滴生成因具有流速液滴独立微小液滴形状可控等特性,让微流控芯片液滴研究面临无法直接清晰观测其流体运动状态和流体运动流速的痛点。科天健长时间高速摄影仪深耕微流控领域,针对性解决微流控液滴科研面临的痛点,让微流控滴液运行状态及形变规律在我们面前清晰呈现。


液滴流速快

微流控芯片内液滴生成的速度比较快,正常都在每秒钟十几个到几十上百个,如果是液滴分选的话,速度甚至能到上千个。微流控芯片液滴流速快,直接肉眼或者普通帧数相机观察的话,看到是一连串的珠或者是条成连续的线。借助科天健高速摄影系统几千上万帧数时的慢放功能,能使得整个微液滴生成的过程慢放下来,单个液滴从最开始形成“塞状“或“喷射状”的小液柱到慢慢增大变圆直至最后被夹断分散出去,整个过程都能清晰地呈现出来。


液滴独立微小

微流控芯片内液滴独立微小,通常需要借助显微镜系统才能观测,而显微镜在对焦、光照、分辨率等方面存在很大的局限性,科天健高速摄影系统把高速相机与显微系统很好的结合起来,通过对焦、开窗、补光、拍摄模式变换等方式,根据拍摄需求适时调整拍摄方案,解决了微流控芯片液滴研究中景深、打光,模糊等问题


液滴形状可控

微流控芯片具有液滴形状可控的特点,每秒生成几千个大小高度均一的微液滴,通过各种控制技术还可实现液滴的分裂、融合、多重液滴的形成等灵活操纵,使复杂的检测过程得以实现。通过调节通道模型、通道流速、通道物质等,对整个液滴的生成可实现更精准的控制。单个液滴在不同阶段的尺寸、结构、形貌各有差异,科天健长时间高速摄像仪强大的后期图像处理软件,可以对微小的液滴清晰成像可以对液滴自动计数、形状、面积、体积、流速等进行检测,让微流控芯片滴液的实时变化清晰展现。



安徽某大学采用科天健长时间高速摄像仪拍摄微流控芯片内液滴的生成过程

拍摄参数:1280*840@2000fps

曝光时间:10μs曝光


目前市场上常见的高速相机只能在专用的硬件上实现,采用高速内存做记录,其容量受限导致记录时间大多不能超过20秒。科天健公司针对国外高速相机这一技术短板,自主开发了长时间高速摄像仪 ,在一台便携化工控机上完美实现了高帧率、高分辨率、长时间的超大图像流数据的实时记录。比如百万像素2000帧下连续拍摄记录时间可达 15 分钟以上,特殊要求的可以达到 30 分钟以上。

科天健长时间高速摄像仪可对整个微流控芯片内液滴生成过程的流动画面进行实时观测,对建立多相微流体系统相关研究,解析其反应过程与机制,对实现对流体流动及反应的准确调控等具有重要指导意义。