微流体操控之序列进样

在细胞灌流式培养应用中，需要将多种试剂连续不断的输送至细胞培养腔或反应器中，其中涉及到的多种试剂的连续进样被称为序列进样。序列进样操作繁琐，手动操作时会存在巨大的时间与成本（尤其在使用珍贵试剂时）问题，所以科研人员更加倾向于选择一种全自动或人工参与极少的系统来辅助完成序列进样。通常，可使用以下两种方式来实现无特殊要求的自动化序列进样：

1.注射泵结合阀门控制实现序列进样；

2.压力泵结合阀门控制实现序列进样。

注射泵结合阀门控制实现序列进样

系统示意图如下图。图中，注射泵与1个6位换向阀中心阀口相连；6位换向阀的1个出口与微流控芯片相连，其余5个出口与5个试剂瓶相连；与微流控芯片相连的废液池用于收集废液。

此系统工作原理为：首先，阀门中心阀口切换至与试剂瓶相连状态，注射泵吸入定量试剂，随后阀门中心阀口切换至与微流控芯片相连状态，注射泵将试剂推至微流控芯片中，接着阀门中心阀口切换至与另一试剂瓶相连状态，如此往复操作，便可实现多种试剂的连续进样。上图中，注射泵正将第2种淡黄色试剂吸入至注射器中。

此系统采用注射泵作为动力源，注射器可以更换为小体积注射器，具有死体积小、流量控制十分精确（如AMF的SPM精确度可达0.25μL/min）的优点，另外，注射器与换向阀之间直接连接，可减少系统中毛细管连接，从而减小系统内部体积。但同时，由于注射器的往复吸推操作，进样连续性表现欠佳，每次进样也不可能*将吸入的试剂*泵出，因此会存在一定的交叉污染。系统实物图见下图。

用压力泵结合阀门控制实现序列进样

系统示意图如下图。图中，1个Flow-EZ压力泵通过控制板分别与10个试剂瓶相连；10个试剂瓶分别与1个10位换向阀的外围入口相连；10位换向阀的中心阀口通过1个流量传感器（形成反馈，调节流量）与微流控芯片相连；与芯片相连的废液池用于收集废液。

此系统工作原理为：Flow-EZ压力泵输出压力，通过控制板可将压力输送至10个试剂瓶中的其中一个，从而将试剂泵至10位换向阀中，终再通过10位换向阀的中心阀口，将试剂泵至微流控芯片，单次进样完毕后，控制板切换输出口所连接试剂瓶，便可很快的实现下一种试剂的进样。上图中，正进行第5种绿色试剂的进样。

相比注射泵实现序列进样的方式，此系统表现优异，连续性佳，几乎不存在交叉污染（仅有的交叉污染为10位换向阀的交叉体积），其不足之处在于，此系统中使用毛细管相对较多，内部体积不易控制。

不管采用何种方式，序列进样都没有一个十分完美的解决方案，选择时可结合以下几点因素来做出决策。

1.交叉污染；

2.流量控制精确度；

3.微流体操控连续性。

当然，现在市面上也出现了专门用于序列进样的全自动仪器，如Fluigent的Aria，性能稳定，重复性高，可同时操控10种流体的全自动进样。