介紹微流體中的氣泡

氣泡是微流體中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一。由于管道和通道的微米級(jí)尺寸，氣泡可能非常難以去除，對(duì)您的實(shí)驗(yàn)非常不利。這篇綜述將詳細(xì)介紹氣泡產(chǎn)生的原因，產(chǎn)生的問(wèn)題，并提供大量的解決方案，從微流控裝置中去除氣泡。

微流體裝置內(nèi)氣泡的起源

微流體通道內(nèi)的氣泡可以有多個(gè)不同的來(lái)源。識(shí)別是什么導(dǎo)致你的微流控芯片充滿氣泡是消除它們的第一步。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始：當(dāng)設(shè)置流量控制器設(shè)備時(shí)，可能需要一段時(shí)間才能使微流控裝置完全充滿水。在此期間，大量空氣可以流入您的設(shè)置。根據(jù)您的設(shè)置和芯片配置，在設(shè)備完全充滿水之后，剩余氣泡可能存在。

流體開(kāi)關(guān)：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更換注射液體時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。如果更換儲(chǔ)液器內(nèi)的液體，則可能需要一些時(shí)間來(lái)消除引入微流體裝置的空氣量。

多孔材料：多孔材料（如PDMS）可以在微流控芯片內(nèi)部誘導(dǎo)氣泡，特別是在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中。

泄漏問(wèn)題：如果一個(gè)或多個(gè)配件泄漏，則在微流控實(shí)驗(yàn)期間可能會(huì)出現(xiàn)氣泡。

溶解氣體：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的液體中含有氣體形式的氣體會(huì)導(dǎo)致氣泡形成。特別是在實(shí)驗(yàn)期間加熱液體的情況。

流動(dòng)不穩(wěn)定性：氣泡的存在，在流體裝置中移動(dòng)或擴(kuò)張/收縮可能導(dǎo)致重要的流量不穩(wěn)定。

符合性增加：當(dāng)氣泡被困在流體裝置的某處時(shí)，達(dá)到壓力平衡所需的時(shí)間可能會(huì)增加。事實(shí)上，當(dāng)施加壓力變化時(shí)，氣泡會(huì)通過(guò)擴(kuò)張或收縮來(lái)吸收一些壓力開(kāi)關(guān)。當(dāng)需要良好的流體反應(yīng)性時(shí)，這種效應(yīng)可能是特別有害的。

電阻率增加：捕集在微流體通道內(nèi)的氣泡將通過(guò)減小通道的直徑而作為額外的流體阻力。這可能會(huì)導(dǎo)致重要問(wèn)題，特別是在使用固定流量的注射泵時(shí)。微流體芯片內(nèi)部的壓力將顯著增加。

細(xì)胞培養(yǎng)損傷：氣泡呈現(xiàn)界面張力，可以對(duì)細(xì)胞施加壓力，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

界面處的聚集：氣泡和液體之間的界面是可能聚集粒子或蛋白質(zhì)的區(qū)域，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中的偽影。

破壞壁功能化：當(dāng)通過(guò)微流體通道時(shí)，氣泡會(huì)損害之前的化學(xué)嫁接。

故障排除：如何去除微流體中的氣泡

沒(méi)有可以保證無(wú)泡實(shí)驗(yàn)的通用解決方案?？梢允褂?/span>氣泡檢測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)氣泡表面。這里列出了一些提示，可以大大改善您的實(shí)驗(yàn)。它們分為兩類(lèi)：預(yù)防措施和糾正措施。

預(yù)防措施

微流控芯片設(shè)計(jì)：防止氣泡形成始于芯片設(shè)計(jì)。避免例如銳角的芯片設(shè)計(jì)會(huì)降低微流體通道內(nèi)氣泡附著的風(fēng)險(xiǎn)。

配件：避免氣泡的首要措施之一是確保沒(méi)有配件泄漏。

液體除氣：如果可能，在實(shí)驗(yàn)前對(duì)液體進(jìn)行脫氣可以幫助減少氣泡的形成，特別是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱液體時(shí)。

注射回路：使用注射回路可以幫助您在添加新液體時(shí)克服氣泡進(jìn)入系統(tǒng)的問(wèn)題。當(dāng)使用注射環(huán)時(shí)，毛細(xì)管中充滿要注射的樣品，并且一些液體（如緩沖液）推動(dòng)樣品?？梢允褂脗鹘y(tǒng)的HPLC注射回路或  閥門(mén)矩陣  來(lái)執(zhí)行此操作。

糾正措施

壓力增加：增加流體路徑內(nèi)的壓力可幫助從管道和通道壁上分離氣泡。這種解決方案并不總是合適的，特別是在處理細(xì)胞或脆弱的微流控芯片時(shí)。

壓力脈沖：施加壓力脈沖是分離氣泡的好方法。使用壓力控制器時(shí)，應(yīng)用方形壓力信號(hào)通常效果很好。

氣泡溶解：對(duì)于非常難以分離的氣泡，另一種解決方案是溶解它們。通過(guò)在微流控芯片的每個(gè)入口處施加壓力一定的時(shí)間，氣泡可以被迫溶解到液體中。

軟 表面活性劑：為了幫助分離氣泡，可以通過(guò)流路沖洗含軟表面活性劑（如SBS）的緩沖液。

脫泡/脫氣系統(tǒng)：可以在微流體裝置中使用  氣泡捕集器用于微流體組件，以去除微流體芯片內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡?？茖W(xué)文獻(xiàn)中也有一些氣泡捕集裝置的例子，它們可以微加工并加入到流體裝置中。