微流控实验:用压力泵还是注射泵?谁能更准确稳定的控制流速?

​很多微流控实验,诸如微液滴制备、细胞长时间灌流培养,都需要精确和稳定的控制液体流速。实验室常规使用的液体驱动源有压力泵、注射泵和蠕动泵。蠕动泵由于流速脉动过大,很少会用于精密实验中。因此在实验中使用注射泵还是压力泵来驱动液体就成为一个重要问题。*近发表在《Nanoscale》的一篇文章A Versatile and High-throughput Flow-cell System Combined with Fluorescence Imaging for Simultaneous Single-Molecule Force Measurement and Visualization,作者通过大量的数据测量和比较,证明了压力泵是一个更加稳定和准确的液体驱动源。

设备搭建:

作者通过压力驱动液体样品通过流动腔,用流量传感器来监测和反馈压力输出来控制液体流速,并用荧光显微镜对流动腔中的荧光分子进行快速成像,具体设备如下图所示:
微流控实验:用压力泵还是注射泵?谁能更准确稳定的控制流速?插图

压力泵驱动时,液体流速稳定性远超注射泵

数据表明,在驱动液体达到相同的流速(900 μl/min)时,压力泵驱动的液体流速较注射泵稳定很多,流速波动约为注射泵的1/10。压力泵驱动下流速输出曲线接近平直的直线,而注射泵驱动下的流速输出曲线则表现为周期性的波动,峰谷差可到设定流速的10%以上。

微流控实验:用压力泵还是注射泵?谁能更准确稳定的控制流速?插图1

压力泵驱动时,无论大小流速都表现出很高稳定性

数据表明,无论低流速(50 μl/min),中流速(300 μl/min),还是高流速(900 μl/min),压力泵都可以提供稳定的流速输出。50 μl/min下流速Cv值为0.74%,300 μl/min流速下Cv为0.28%,900 μl/min流速下Cv为0.3%。

微流控实验:用压力泵还是注射泵?谁能更准确稳定的控制流速?插图2

压力泵显示了优秀的流速控制能力

以50 μl/min流速为基线,以0.5 μl/min和0.2 μl/min的步进提高流速,实时测量的流速数据可以看到明显的阶梯和流速峰,表明压力驱动下流速的控制非常准确。

微流控实验:用压力泵还是注射泵?谁能更准确稳定的控制流速?插图3

从相关数据总体看下来,在压力泵的驱动下,液体流速的稳定性、准确性较注射泵都有很大的提升,更加适合本文章中进行的单分子力学测量的应用。在本文中,作者成功的实现了pN级的测量精度。

相关文章见以下链接:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/nr/d3nr03214k/unauth
备注:该文仅作为学术和技术探讨,欢迎大家一起交流。
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