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高速攝影儀拍攝微流控芯片內液滴生成過(guò)程

2023-06-17 18:37:37
高速攝影儀拍攝微流控芯片內液滴生成過(guò)程
2023-06-17 18:37:37

微液滴在藥物控釋、病毒檢測、顆粒材料合成、催化劑等領(lǐng)域中有重要應用。在IVD領(lǐng)域,基因芯片、蛋白芯片、數字PCR(dPCR)都需要利用微液滴。微流控技術(shù)的發(fā)展實(shí)現了微液滴尺寸、結構、形貌和功能的可控設計和精確操控,并能夠大幅減少反應試劑的用量,在生化實(shí)驗室進(jìn)行分析檢測方面已展現出其獨特的優(yōu)勢。微流控液滴技術(shù)被廣泛應用于數字PCR(dPCR)、熒光偏振免疫分析、蛋白質(zhì)標記物分析、DNA基因檢測、基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、藥物遞送、藥物釋放、病毒檢測、顆粒合成、催化劑研究、微膠囊、單細胞和多細胞分析、毛細管電泳、化學(xué)發(fā)光檢測等方面。

 

圖片1.png 

微流控芯片液滴生成因具有流速快、液滴獨立微小、液滴形狀可控等特性,讓微流控芯片液滴研究面臨無(wú)法直接清晰觀(guān)測其流體運動(dòng)狀態(tài)和流體運動(dòng)流速的痛點(diǎn)。科天健長(cháng)時(shí)間高速攝影儀深耕微流控領(lǐng)域,針對性解決微流控液滴科研面臨的痛點(diǎn),讓微流控滴液運行狀態(tài)及形變規律在我們面前清晰呈現。

 

 

液滴流速快

微流控芯片內液滴生成的速度比較快,正常都在每秒鐘十幾個(gè)到幾十上百個(gè),如果是液滴分選的話(huà),速度甚至能到上千個(gè)。微流控芯片液滴流速快,直接肉眼或者普通幀數相機觀(guān)察的話(huà),看到是一連串的珠或者是條成連續的線(xiàn)。借助科天健高速攝影系統幾千上萬(wàn)幀數時(shí)的慢放功能,能使得整個(gè)微液滴生成的過(guò)程慢放下來(lái),單個(gè)液滴從最開(kāi)始形成“塞狀“或“噴射狀”的小液柱到慢慢增大變圓直至最后被夾斷分散出去,整個(gè)過(guò)程都能清晰地呈現出來(lái)。

 

液滴獨立微小

微流控芯片內液滴獨立微小,通常需要借助顯微鏡系統才能觀(guān)測,而顯微鏡在對焦、光照、分辨率等方面存在很大的局限性,科天健高速攝影系統把高速相機與顯微系統很好的結合起來(lái),通過(guò)對焦、開(kāi)窗、補光、拍攝模式變換等方式,根據拍攝需求適時(shí)調整拍攝方案,解決了微流控芯片液滴研究中景深、打光,模糊等問(wèn)題。

 

液滴形狀可控

微流控芯片具有液滴形狀可控的特點(diǎn),每秒可生成幾千個(gè)大小高度均一的微液滴,通過(guò)各種控制技術(shù)還可實(shí)現液滴的分裂、融合、多重液滴的形成等靈活操縱,使復雜的檢測過(guò)程得以實(shí)現。通過(guò)調節通道模型、通道流速、通道物質(zhì)等,對整個(gè)液滴的生成可實(shí)現更精準的控制。單個(gè)液滴在不同階段的尺寸、結構、形貌各有差異,科天健長(cháng)時(shí)間高速攝像儀強大的后期圖像處理軟件,可以對微小的液滴清晰成像,可以對液滴自動(dòng)計數、對形狀、面積、體積、流速等進(jìn)行檢測,讓微流控芯片滴液的實(shí)時(shí)變化清晰展現。

(插視頻)

安徽某大學(xué)采用科天健長(cháng)時(shí)間高速攝像儀拍攝微流控芯片內液滴的生成過(guò)程

拍攝參數:1280*840@2000fps

曝光時(shí)間:10μs曝光

 圖片2.png

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的高速相機只能在專(zhuān)用的硬件上實(shí)現,采用高速內存做記錄,其容量受限導致記錄時(shí)間大多不能超過(guò)20秒。科天健公司針對國外高速相機這一技術(shù)短板,自主開(kāi)發(fā)了長(cháng)時(shí)間高速攝像儀 ,在一臺便攜化工控機上完美實(shí)現了高幀率、高分辨率、長(cháng)時(shí)間的超大圖像流數據的實(shí)時(shí)記錄。比如百萬(wàn)像素2000幀下連續拍攝記錄時(shí)間可達 15 分鐘以上,特殊要求的可以達到 30 分鐘以上。

 圖片3.png

科天健長(cháng)時(shí)間高速攝像儀可對整個(gè)微流控芯片內液滴生成過(guò)程的流動(dòng)畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)測,對建立多相微流體系統相關(guān)研究,解析其反應過(guò)程與機制,對實(shí)現對流體流動(dòng)及反應的準確調控等具有重要指導意義。

 


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