微流体操控之循环进样

在细胞培养或器官培养中了在微流控芯片内模拟生物体内环境，除了温度、湿度和酸碱度等条件之外，还需要模拟生物体内如血液循环之类的流体流动，尽可能的为细胞提供与在生物体内一致的培养环境，同时，在流体循环过程中，也方便收集细胞产物。此外，在做一些微流体的过滤实验时，也需要进行流体循环，如使用全血过滤膜滤除全血中的红细胞时，通过流体循环使全血多次穿过全血过滤膜，可提高红细胞滤除率。

微流体循环中，需保证流体在微流控芯片中的流向一直保持不变，一般来讲，实现微流体循环的常见方案有以下3种：

1.利用循环模组实现微流体循环。

2.利用两向六位阀（L-Switch）实现微流体循环。

3.利用注射泵结合阀门控制实现微流体循环。

利用循环模组实现微流体循环

系统连接示意图如上图所示。图中，两个Flow EZ压力泵分别驱动储液池A和储液池B中的流体，流体被泵出后（单次只泵出储液池A或B中的流体），依次经过2位换向阀和循环模组，通过2位换向阀和循环模组内部的流路切换，可保证流体永远从循环模组A口流出，依次经过微流控芯片与流量传感器，从而保证流体在微流控芯片中以同一方向流动，之后流体再从循环模组B口流入，经过2位换向阀，后流至储液池A或B中。

此系统进行流体循环时，流体流向在“储液池A-微流控芯片-储液池B”和“储液池B-微流控芯片-储液池A”两种状态下切换。

利用两向六位阀（L-Switch）实现微流体循环

此系统组成部件包括：MFCS多通道压力泵，两向六位阀（L-Switch），流量传感器，微流控芯片和A 、B两个储液池。其连接方式如下图所示。

此系统进行微流体循环时，会在位置1和位置2两种状态下进行切换。

位置1：MFCS压力泵将A储液池中的流体泵出，依次经过L-Switch的port 3和port 2、流量传感器、微流控芯片，然后再经过L-Switch的port4、port5和port6、port1，后再流至B储液池中。

位置2：压力泵将B储液池中的流体泵出，依次经过L-Switch的port1和port2、流量传感器、微流控芯片，再经过L-Switch的port4和port3，后流至储液池A中。

此系统中，通过调节压力泵驱动流体的方向与时间，结合阀门控制，实现了流体循环，同时也保证了流体在微流控芯片中以同一方向流动。

利用注射泵结合阀门控制实现微流体循环

此系统示意图如下图。图中，注射泵与一个6位换向阀相连，6位换向阀的两个阀口分别与一块微流控芯片和一个储液池相连，微流控芯片和储液池相连。

此系统工作原理为：首先，注射泵通过6位换向阀与储液池相连，注射泵将储液池中的流体吸至注射器中，之后，通过阀门切换，注射泵通过6位换向阀与微流控芯片相连，注射泵将流体泵至微流控芯片中，后于储液池中收集，依次往复，从而实现流体循环。上图中的状态为：注射泵正往微流控芯片中泵入样本。

此系统进行微流体循环时，流量控制精确，使用单个储液池便可实现流体循环。另外，当把6位换向阀的其余阀口使用起来，可实现5种流体于同一芯片中的循环进样，不过，其缺点在于，在使用注射泵“吸推”操作时，会存在一定的的时间间隔和交叉污染。