在细胞治疗、器官芯片、液滴生成、流动化学等微流控研究场景中,流体驱动的稳定性、响应速度直接决定整套芯片实验室(LoC)系统的数据可靠性。传统注射泵、蠕动泵存在流体脉动、压力控制滞后、低压区间控制精度不足等短板,很难适配纳升级微通道内的微弱流体输运需求。法国 ELVEFLOW OB1 MK4 微流控精密真空泵依托专利压电调节技术,实现正压、负压一体化高精度流体驱动,成为前沿生物微流控平台的核心流体控制单元。
实际应用案例:CART 生物反应器靶细胞微流控在线质量检测
CART 免疫治疗是癌症个性化治疗的重要手段,CART 细胞需要在生物反应器中完成扩增,现行质量控制多为离线人工检测,耗时耗力、样本损耗大,且无法实现扩增过程的实时监控,只有生产结束后才能评估细胞改造是否达标,一旦失败会造成样本与时间成本的大量损耗。
意大利 CNR 纳米技术研究所团队搭建一套基于电容传感的片上实验室(LoC)检测平台,用于生物反应器产出靶细胞的快速质量检测,整套系统采用 ELVEFLOW OB1 系列压力控制器作为流体驱动核心(升级型号为 OB1 MK4),模拟从生物反应器流出的微量样本,完成微通道内细胞的输运检测,相关成果发表于《Sensors》2024 期刊。

(a) 首次配置用于无微流体的静态测试。(b) 第二种配置是模拟生物反应器中的QC。(c) 详细说明微流体连接。
该微流控芯片通道总内部体积仅 600 nL,样本消耗量极低。实验设置双通道进样,OB1 MK4 在低压 100 mbar 条件下精准驱动细胞悬液,将样品以 7 µL/min 稳定流速送入 Y 型微流控通道,细胞流过通道底部集成的金微电极传感区域;结合金纳米颗粒特异性标记,电容传感器捕捉标记细胞带来的电荷变化,即可识别样本中目标细胞亚群占比,实现对 CART 样靶细胞的快速计数评估。
OB1 MK4 无脉动低压输出保证细胞平稳通过传感区,不会产生剪切扰动造成细胞聚集、沉降,保证传感信号稳定可重复;整套平台仅需极少量样本,无需复杂前处理,有望用于 CART 细胞扩增阶段的在线质量筛查,降低对珍贵细胞样本的消耗,弥补传统离线检测的短板。该研究验证了压力驱动微流控系统在细胞治疗质量控制场景的巨大潜力,为便携式细胞检测设备开发奠定基础。
ELVEFLOW OB1 MK4 设备核心优点
1. 超高控制精度与毫秒级极速响应:专利压电调节技术,压力稳定性可达 0.005% FS,响应时间小于 10 ms,稳定时间低至 50 ms,可快速完成压力参数切换,适配低压微弱流体以及快速时序实验的严苛需求。
2. 无脉冲流体输出,保护敏感生物样本:摒弃活塞、滚轮类机械结构,输出流体平稳无脉动,避免剪切冲击,适合活细胞、细胞悬液、微球等脆弱样品,减少细胞沉降、聚集与损伤。
3. 模块化通道可灵活升级:主机支持 14 通道自由选配,各通道可配置不同量程,正压负压可混合使用;后期可增加通道模块,保护科研投入,兼顾单组实验与高通量并行测试场景泰初科技(...。
4. 压力流量闭环反馈控制:可外接热式、科里奥利流量传感器,实现压力、流量双闭环;既可以设定压力输出,也可直接设置目标流速,自动补偿微流控芯片流阻漂移,维持流速恒定。
5. 强大自动化与设备集成能力:配套 ESI 可视化操作软件,支持序列编程、时序自动化实验,最高 100Hz 采样率记录保存实验数据;提供 Python、MATLAB、LabVIEW 等 SDK 开发包,方便对接显微镜、传感采集板卡等第三方设备,搭建全自动微流控平台。
6. 宽广量程,多场景适配:工作区间覆盖900 mbar 负压真空至 8 bar 正压,流速覆盖纳升至毫升级别,同时兼容生命科学、材料制备、流动化学等不同领域实验需求。
7. 微量样本消耗,节约试剂成本:适配 nLµL 级微流控芯片,试剂与样本消耗量大幅降低,在珍贵细胞、贵重试剂的实验中,有效降低实验成本。
总结
ELVEFLOW OB1 MK4 微流控精密真空泵凭借压电高精度调控、无脉动流体输出、模块化扩展、自动化可编程等优势,解决微流控实验中流体驱动的诸多痛点。从 CART 细胞治疗在线质量检测,到器官芯片、液滴微流控、药物筛选等前沿方向,OB1 MK4 都能够为科研人员提供稳定、可复现的流体控制,助力高质量科研成果产出。
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