如何去除微流控實驗通路上的氣泡？

        在做微流控實驗的過程中，通常會有氣泡存在于微流控的通道中，這些氣泡有時候會影響實驗的精確度和穩(wěn)定性，因此，在做某些實驗時，我們需要在氣泡進(jìn)入到微流控芯片通道內(nèi)部之前將其過濾掉。

       如果要想排除掉微流控通路上的氣泡，那么我們需要先了解下，氣泡是從哪里引入的。微流控通道內(nèi)的氣泡來源主要有如下幾個方面：

（1）開始向芯片通道內(nèi)注入液體

       當(dāng)開始做微流控實驗時，需要啟動微流控裝置，把所需要的實驗液體注入到芯片的通道內(nèi)，在這個過程中，會有大量的空氣注入到微流控系統(tǒng)的通道內(nèi)部。即使將實驗用的液體注入到芯片通道內(nèi)直至滿通道后，仍可能會有部分氣泡存在。

（2）微流控切換閥或流體開關(guān)

        在復(fù)雜的微流控實驗系統(tǒng)中，經(jīng)常會用到微流控切換范或流體開關(guān)，這些閥或開關(guān)在進(jìn)行工作時，也會引入部分氣泡。

（3）微流控系統(tǒng)中的某部分有泄露

       如果微流控系統(tǒng)中的一個或多個適配件或者其他連接的地方有漏氣，那么漏氣的地方也會向微流控系統(tǒng)中引入氣泡。

（4）PDMS芯片

       PDMS芯片是一個多孔材料加工出來的芯片，如果是長期的實驗，那么PDMS芯片的微通道內(nèi)也會誘導(dǎo)產(chǎn)生部分氣泡。

（5）氣體溶解

       在實驗的過程中，實驗用的液體會溶解部分氣體如氧氣、二氧化碳等，這些溶解的氣體會導(dǎo)致氣泡的形成。尤其是在實驗過程中，如果實驗液體進(jìn)行加熱，那么在芯片的通道內(nèi)就會有氣泡產(chǎn)生。

     從以上可以看到，有多個地方會引入氣泡，那么這些引入的氣泡對微流控實驗有哪些影響呢？

（1）影響流體流動的穩(wěn)定性。微流控系統(tǒng)中的氣泡在微流控系統(tǒng)中會發(fā)生移動或擴(kuò)張/收縮等狀態(tài)，這會導(dǎo)致微流體通路上的液體流量不穩(wěn)定。

（2）影響微流體通路上的壓力變化。當(dāng)微流體通路上的氣泡被卡在通道的某一個位置時，就會導(dǎo)致系統(tǒng)達(dá)到壓力平衡所需要的時間增長。當(dāng)我們需要微流體有良好的反應(yīng)時，這種現(xiàn)象對微流控實驗是不利的。

（3）影響微流控系統(tǒng)的流阻。微流體通道內(nèi)氣泡的存在，會間接的導(dǎo)致微流體通道的寬度變窄，從而導(dǎo)致流阻的增加。當(dāng)使用注射泵進(jìn)行實驗時，因氣泡存在而導(dǎo)致的流阻增加將會導(dǎo)致微流控芯片內(nèi)部的壓力顯著增加。

（4）影響細(xì)胞的培養(yǎng)。氣泡邊界的界面張力會對細(xì)胞施加壓力，甚至?xí)?dǎo)致細(xì)胞死亡。

（5）影響實驗結(jié)果的觀察。氣泡和液體之間相交的界面處有可能會聚集粒子或蛋白質(zhì)，這些在用顯微鏡觀察時，會導(dǎo)致偽影或不真實的影響，從而會影響實驗結(jié)果的觀察。

（6）影響微流體芯片通道內(nèi)表面的性質(zhì)。當(dāng)微流體通道內(nèi)存在大量的氣泡時，還可能會損害芯片通道內(nèi)表面的修飾性質(zhì)。

       既然微流體系統(tǒng)中的氣泡對微流控實驗有這么多不利的地方，那么我們在實際的實驗過程中，該怎么去除氣泡呢？首先，如果我們無法通過常規(guī)的辦法來檢查微流體系統(tǒng)中是否存在氣泡，那么我們可以使用氣泡檢測器來監(jiān)測微流體系統(tǒng)。

Elveflow 氣泡檢測裝置和實驗連接圖

        當(dāng)判斷出微流體系統(tǒng)中存在氣泡時，可以通過如下幾個方式來去除氣泡。

（1）增加壓力

        增大微流體通路上的壓力可把通道壁和管道壁上的氣泡分離掉，不過單純的一味增加壓力，有時候也不一定會有效果。特別的是當(dāng)微流控芯片比較脆弱或者做微流控細(xì)胞實驗時，一味的增加壓力會損壞實驗結(jié)果。

（2）不同驅(qū)動形式的壓力波形或脈沖

        使用OB1壓力控制器時，可以使用方波波形、三角波波形等形式的驅(qū)動壓力脈沖，如下圖所示的脈沖波形，這些壓力脈沖可以有效的分離氣泡。

（3）溶解氣泡

         對于不太容易分離的氣泡，可不用分離而是直接溶解掉。通過在微流體芯片的入口處施加一定的壓力和作用時間，將氣泡強(qiáng)制性的溶解到溶液中。

          如下視頻展示了通過增加壓力的辦法來溶解微流體芯片入口處的氣泡。

（4）使用表面活性劑

        有時候，為了促進(jìn)氣泡的分離，還可以向微流體溶液內(nèi)加入含有表面活性劑的緩沖液，由此來加速管道壁和通道壁上氣泡的分離。

（5）脫氣泡裝置

        在微流控系統(tǒng)中添加除泡裝置，以除去流向微流控芯片內(nèi)液體中的氣泡。比如如下的Elveflow除氣泡裝置。

Elveflow微流控去泡器的視頻介紹鏈接如下：