微流控

高速攝影儀拍攝微流控芯片內液滴生成過程 

微液滴在藥物控釋、病毒檢測、顆粒材料合成、催化劑等領域中有重要應用。在IVD領域，基因芯片、蛋白芯片、數字PCR（dPCR）都需要利用微液滴。微流控技術的發展實現了微液滴尺寸、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，在生化實驗室進行分析檢測方面已展現出其優勢。微流控液滴技術被廣泛應用于數字PCR（dPCR）、熒光偏振免疫分析、蛋白質標記物分析、DNA基因檢測、基因芯片、蛋白質芯片、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、化學發光檢測等方面。

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法直接清晰觀測其流體運動狀態和流體運動流速的痛點。科天健長時間高速攝影儀深耕微流控領域，針對性解決微流控液滴科研面臨的痛點，讓微流控滴液運行狀態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相機觀察的話，看到是一連串的珠或者是條成連續的線。借助科天健高速攝影系統幾千上萬幀數時的慢放功能，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出來。

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，通過對焦、開窗、補光、拍攝模式變換等方式，根據拍攝需求適時調整拍攝方案，解決了微流控芯片液滴研究中景深、打光，模糊等問題。 

液滴形狀可控

微流控芯片具有液滴形狀可控的特點，每秒可生成幾千個大小高度均一的微液滴，通過各種控制技術還可實現液滴的分裂、融合、多重液滴的形成等靈活操縱，使復雜的檢測過程得以實現。通過調節通道模型、通道流速、通道物質等，對整個液滴的生成可實現更精準的控制。單個液滴在不同階段的尺寸、結構、形貌各有差異，科天健長時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，可以對液滴自動計數、對形狀、面積、體積、流速等進行檢測，讓微流控芯片滴液的實時變化清晰展現。

（插視頻）

安徽某大學采用科天健長時間高速攝像儀拍攝微流控芯片內液滴的生成過程

拍攝參數：1280*840@2000fps

曝光時間：10μs曝光

目前市場上常見的高速相機只能在專用的硬件上實現，采用高速內存做記錄，其容量受限導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這一技術短板，自主開發了長時間高速攝像儀 ，在一臺便攜化工控機上實現了高幀率、高分辨率、長時間的超大圖像流數據的實時記錄。比如百萬像素2000幀下連續拍攝記錄時間可達 15 分鐘以上，特殊要求的可以達到 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液滴生成過程的流動畫面進行實時觀測，對建立多相微流體系統相關研究，解析其反應過程與機制，對實現對流體流動及反應的準確調控等具有重要指導意義。