微流控

高速攝影儀拍攝微流控芯片內(nèi)液滴生成過程 

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(yīng)用。在IVD領(lǐng)域，基因芯片、蛋白芯片、數(shù)字PCR（dPCR）都需要利用微液滴。微流控技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了微液滴尺寸、結(jié)構(gòu)、形貌和功能的可控設(shè)計和精確操控，并能夠大幅減少反應(yīng)試劑的用量，在生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測方面已展現(xiàn)出其優(yōu)勢。微流控液滴技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字PCR（dPCR）、熒光偏振免疫分析、蛋白質(zhì)標(biāo)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(xì)胞和多細(xì)胞分析、毛細(xì)管電泳、化學(xué)發(fā)光檢測等方面。

微流控芯片液滴生成因具有流速快、液滴獨(dú)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法直接清晰觀測其流體運(yùn)動狀態(tài)和流體運(yùn)動流速的痛點(diǎn)。科天健長時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(yùn)行狀態(tài)及形變規(guī)律在我們面前清晰呈現(xiàn)。

液滴流速快

微流控芯片內(nèi)液滴生成的速度比較快，正常都在每秒鐘十幾個到幾十上百個，如果是液滴分選的話，速度甚至能到上千個。微流控芯片液滴流速快，直接肉眼或者普通幀數(shù)相機(jī)觀察的話，看到是一連串的珠或者是條成連續(xù)的線。借助科天健高速攝影系統(tǒng)幾千上萬幀數(shù)時的慢放功能，能使得整個微液滴生成的過程慢放下來，單個液滴從最開始形成“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，整個過程都能清晰地呈現(xiàn)出來。

液滴獨(dú)立微小

微流控芯片內(nèi)液滴獨(dú)立微小，通常需要借助顯微鏡系統(tǒng)才能觀測，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(tǒng)把高速相機(jī)與顯微系統(tǒng)很好的結(jié)合起來，通過對焦、開窗、補(bǔ)光、拍攝模式變換等方式，根據(jù)拍攝需求適時調(diào)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)，每秒可生成幾千個大小高度均一的微液滴，通過各種控制技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)液滴的分裂、融合、多重液滴的形成等靈活操縱，使復(fù)雜的檢測過程得以實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)通道模型、通道流速、通道物質(zhì)等，對整個液滴的生成可實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制。單個液滴在不同階段的尺寸、結(jié)構(gòu)、形貌各有差異，科天健長時間高速攝像儀強(qiáng)大的后期圖像處理軟件，可以對微小的液滴清晰成像，可以對液滴自動計數(shù)、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)時變化清晰展現(xiàn)。

（插視頻）

安徽某大學(xué)采用科天健長時間高速攝像儀拍攝微流控芯片內(nèi)液滴的生成過程

拍攝參數(shù)：1280*840@2000fps

曝光時間：10μs曝光

目前市場上常見的高速相機(jī)只能在專用的硬件上實(shí)現(xiàn)，采用高速內(nèi)存做記錄，其容量受限導(dǎo)致記錄時間大多不能超過20秒。科天健公司針對國外高速相機(jī)這一技術(shù)短板，自主開發(fā)了長時間高速攝像儀 ，在一臺便攜化工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)了高幀率、高分辨率、長時間的超大圖像流數(shù)據(jù)的實(shí)時記錄。比如百萬像素2000幀下連續(xù)拍攝記錄時間可達(dá) 15 分鐘以上，特殊要求的可以達(dá)到 30 分鐘以上。 

科天健長時間高速攝像儀可對整個微流控芯片內(nèi)液滴生成過程的流動畫面進(jìn)行實(shí)時觀測，對建立多相微流體系統(tǒng)相關(guān)研究，解析其反應(yīng)過程與機(jī)制，對實(shí)現(xiàn)對流體流動及反應(yīng)的準(zhǔn)確調(diào)控等具有重要指導(dǎo)意義。