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マイクロポンプ,Fluigent

Fluigent社 カタログ製品 イントロダクション
Fluigent社の圧力制御装置は,空気圧の制御によりリザーバ内の試薬を押し出し送液するため,脈動のない非常に精緻な圧力制御による送液を行えます。さらに,高速なレスポンスと安定した制御をお約束いたします。また空気圧制御のため機械内における汚染の心配がありません。

1. Fluigent 圧力制御装置 Flow EZ Flow EZはマイクロ流体アプリケーションに最適な,自立型の圧力制御装置です。
スタンドアローン(PC無し)でのダイヤル調整による圧力の操作と,PC上における複雑なプロトコル指定の双方が可能です。流量センサFlow Unitと組み合わせると,流量の測定,指定ともに本装置とソフトウェアのいずれからも行えます。

圧力制御装置 Flow EZ

圧力制御装置 Flow EZ
複数の装置を連結可能で,その際に必要な電源と圧力源(別売り)は各々一つのみ。各装置で異なる圧力の設定も可能。

Flow EZ セットアップ

セットアップ例
Flow EZは,コンプレッサから供給された気体を,指定された圧力に変換してリザーバに送り出す。流量センサFlow Unitで測定した流量の測定は装置とソフトウェアのいずれでも行える。

Flow EZ特長抜粋
・PC無しのダイヤル操作による圧力設定が可能
・気体消費量が低い
・流量計(Flow Unit)をPC無しで直結でき,流量はFlow EZのモニタで確認可能
・複数チャネルを並列して利用可能,簡単に繋げられる

アプリケーション例
Organ-on-a-chip,細胞培養
オンチップ液滴生成 (droplet generation)
・単分散PLGAの生成
・デジタルPCR
・フローサイトメトリー
・ハイスループットスクリーニング細胞選別

Flow EZの特長

(a) 高速レスポンス (シリンジポンプとの比較例)

Flow EZ 整定時間
    Flow EZ (緑)とシリンジポンプの整定時間比較
    左: 流量増加時(0〜1.5 µL/min),右: 流量減少時(1.5〜0 µL/min)

(b) 速さ・正確さ
・圧力の安定性が極めて高い
・整定時間が非常に短い
・高分解能の圧力

pulsation comparison
    Fluigent製品(緑)とシリンジポンプの流量安定性の比較

(c) 柔軟性・直感的
・圧力はFlow EZのダイヤルで直感的に入力でき,数分のうちに設定が完了する
Flow EZは1チャネルから使用でき,必要に応じてモジュールを追加可能(必要な圧力源(コンプレッサ等)は1つのみ
・追加モジュールはプラグアンドプレイのコンセプト
・流量センサ(流量計)Flow Unitを接続でき,Flow EZのモニタ上で流量の確認が可能
・PCと接続して複雑なプロトコルや自動化の設定も可能

Flow EZ 特長まとめと比較

機能・特長 Fluigent Flow EZ 他社製品
(圧力制御ポンプ)
シリンジポンプ
自立式 (PC不要)
モジュラー式,着脱式 X
応答速度の短さ X
無脈動流の実現 X
制御 / 観察用ディスプレイ
低ガス消費量 X N/A
コンパクトさ X

2. 高精度流量センサ / 流量計 Flow Unit Flow Unitは高精度の独立型流量センサです。圧力制御装置Flow EZに直結すると,Flow EZのモニタ上で流量の観察ができます。また,Linkモジュールを介してPCに接続することで,流量観察,制御とデータの記録ができます。

Flow EZのような圧力制御装置の他,シリンジポンプ,ペリスタルティックポンプ(蠕動式ポンプ)等の流量制御装置とも組み合わせて使用できます。

流量センサ Flow Unit

マイクロ流量センサ Flow Unit

Flow EZとFlow Unit

圧力制御装置Flow EZと流量センサFlow Unit

(a) フィードバックループと長時間測定例

長時間測定例

Flow EZによる長時間測定例
流量センサFlow Unitを用いると,指定した流量を,流量計から得たフィードバック情報をもとに,Flow EZが瞬時に圧力を制御する。その結果このような長時間の安定送液が可能となる。


(b) Flow Unit 仕様
流量センサFlow Unitには7.5 nL/mから5 mL/mまで流量レンジに合わせた5つのモデルがあり,うち3つは水とイソプロピルアルコールによる較正ができます。

Flow Unit 仕様

(c) 流量測定機構
Flow Unitの流量測定機構は下図の通りです。

Flow Unit 測定機構
・マイクロヒーターが,観察される媒体に対して1°C未満の熱を与える(細胞には影響なし)
・マイクロヒーターの両側についている2つの温度センサーが温度変化を測定する
・流量は拡散した熱に基づいて計算される


3. Flow EZとPCとの接続,ソフトウェア
圧力制御装置Flow EZはPC無しで圧力の指示,制御,観察ができます。Flow EZをPCで制御する場合は,Linkモジュールを介してAIO (All-in-One)ソフトウェアを用います。

Flow EZとLinkモジュール

Flow EZをPC上で制御する場合は, Linkモジュール(写真手前,別売り)を介してAIO (All-in-One)ソフトウェアを用いる。

Automation Software MAT

自動化ソフトウェアMAT



AIOソフトウェア / All-in-One Software
・圧力制御と圧力観察,流量観察
・圧力と流量ユニットのコンバージョン
・流路ごとの圧力制限
・XLS形式と互換性のあるデータロギング(20 ms)
・圧力制御設定の保存
・ユーザインタフェースのカスタマイズが可能
・ライブモニタリングとライブコントロール
・Windows 7以上,32 bits / 64 bits対応

Linkモジュール
・Flow EZとPCのコミュニケーションポート
・ホットプラグ対応
・プラグアンドプレイ対応
・TTL同期用BNCポート
・Flow EZ全体用のオン/オフボタン
・サイズ: 79 mm x 97 mm x 55 mm
・重量: 212 g
・供給電圧 24 VDC

流量と圧力の制御のまとめ

実験内容 使用するデバイス,ソフトウェア
送液 圧力源* Flow EZ P-Cap - - -
送液+流量観察 圧力源 Flow EZ P-Cap Flow Unit - -
送液+流量観察+記録 圧力源 Flow EZ P-Cap Flow Unit Link module + AIO PC

    *圧力源: ポンプ,コンプレッサ,ボンベ等。別売り。
    他にチューブやコネクタ等のアクセサリ類が必要です。

4. Fluigent社 製品決定のための質問事項

最適な装置,アクセサリを御提案するために,下記情報を御用意ください。
microfluidic ChipShopのチップを使用する場合は,製品のプロダクトコード(12桁)をお知らせください。
[1] チップへのインプットの数,アウトプットの数と,それぞれについて流量の制御が必要な数
[2] 流量の測定・制御が必要なものは上記のうちのいずれか
[3] 圧力領域によってお届けする製品の中身が異なります。必要な圧力を計算するために,以下の質問に御回答ください。
セットアップと流路形状は,それぞれ図示していただくと確実です。

    流体の特徴
    (a) 流体の粘度 [cP]
    (b) 最大流量 [μL/min]
    (c) 最小流量 [μL/min]
    (d) リザーバーの容積 [mL]
    マイクロシステム / チップ
    (a) 構造 / 形状
    (b) 流路の高さ
    (c) 流路長さ
    (d) 流路の幅

Publication list
Fluigentの送液システムを用いた成果抜粋 (クリックで展開)
[液滴生成]
▶Microfluidic Generation of All-Aqueous Double and Triple Emulsions. M Jeyhani et al., small, Vol. 16, Issue 7, 2020, 1906565 (Keywords: Aqueous two-phase systems, Dextran, Double emulsions)
▶Responsive Janus and Cerberus emulsions via temperature-induced phase separation in aqueous polymer mixtures. M Pavlovic et al., Journal of Colloid and Interface Science Vol. 575, 2020, 88-95 (Keywords: Complex emulsions, Aqueous two-phase systems, Janus particles)
▶Microfluidic droplet generation based on non-embedded co-flow-focusing using 3D printed nozzle. A Dewandre et al., Sci Rep 10, 21616 (2020) (Keywords: Fluid dynamics, Microfluidics, Droplet generation)
▶High-Throughput Aqueous Two-Phase System Droplet Generation by Oil-Free Passive Microfluidics. M Mastiani et al., ACS Omega 2018, 3, 8, 9296–9302 (Keywords: Surface tension, Lipids, Liquids)
▶A microfluidic needle for sampling and delivery of chemical signals by segmented flows. S Feng et al., Appl. Phys. Lett. 111, 183702 (2017) (Keywords: Microfluidic needle, Chemical signals)
▶pH-Responsive liquid crystal double emulsion droplets prepared using microfluidics. J Y Kwon et al., RSC Adv., 2016,6, 55976-55983 (Keywords: Nematic liquid crystal, Double emulsion)

[液滴生成 (バイオ分野)]
▶Monosized Polymeric Microspheres Designed for Passive Lung Targeting: Biodistribution and Pharmacokinetics after Intravenous Administration. M Agnoletti et al., ACS Nano 2020, 14, 6, 6693–6706 (Keywords: Levofloxacin, PLGA, Microspheres)
▶Direct transfection of clonal organoids in Matrigel microbeads: a promising approach toward organoid-based genetic screens. B Laperrousaz et al., Nucleic Acids Research, 2018, Vol. 46, No. 12 (Keywords: Cell biology, DNA-Mediated Cell Transformation and Nucleic Acids Transfer)
▶Cell-free extract based optimization of biomolecular circuits with droplet microfluidics. Y Hori et al., Lab Chip, 2017,17, 3037-3042 (Keywords: Biomolecular circuits, Biocircuits, Droplets)
▶High throughput single cell counting in droplet-based microfluidics. H Lu et al., Scientific Report 7, 2017, 1366 (Keywords: Engineering, Lab-on-a-chip)

[がん関連アプリケーション]
▶The cancer glycocalyx mediates intravascular adhesion and extravasation during metastatic dissemination. G Offeddu et al., Communications Biology Vol. 4, 255 (2021) (Keywords: Cancer models, Glycobiology, Metastasis)
▶Microfluidic Organoids-on-a-Chip: Quantum Leap in Cancer Research. F Duzagac et al., Cancers 2021, 13(4), 737 (Keywords: OOAC, Organoids, Cancer models)
▶Flow-Induced Transport of Tumor Cells in a Microfluidic Capillary Network: Role of Friction and Repeated Deformation. N Kamyabi et al., Cel. Mol. Bioeng. (2017) 10: 563 (Keywords: Tumor cells, Microfluidics, Capillary)
▶FISH-in-CHIPS: A Microfluidic Platform for Molecular Typing of Cancer Cells. K Perez-Toralla et al., Methods in molecular biology (Clifton, N.J.): 211-220 (Keywords: FISH, Gene amplification, Microfluidic)

[血液関連アプリケーション]
▶A Microfluidic Model of Hemostasis Sensitive to Platelet Function and Coagulation. R M Schoeman et al., Cel. Mol. Bioeng. (2017) 10: 3 (Keywords: Biorheology, Biotransport, Platelet)
▶Direct Tracking of Particles and Quantification of Margination in Blood Flow. E J Carboni et al., Biophys. Journal, Vol 111, 7, 1487-1495 (2016) (Keywords: Margination, Drug delivery, Blood flow)

[セルソーティング]
▶Cell Sorting Using Electrokinetic Deterministic Lateral Displacement. B Ho et al., Micromachines 2021, 12(1), 30 (Keywords: Cell sorting, DLD, Electrokinetics)
▶A 3D hydrodynamic flow-focusing device for cell sorting. X Yuan et al., , Microfluidics and Nanofluidics Vol. 25, 23 (2021) (Keywords: 3D flow-focusing, Multilayer structures, Cell sorting)

[ハイスループットスクリーニング]
▶Crossed flow microfluidics for high throughput screening of bioactive chemical–cell interactions. Z Tong et al., Lab Chip, 2017, 17, 501-510 (Keywords: High throughput screening, Selective cell capture, Crossed laminar flow)

[マイクロピペット吸引法]
▶Micropipette aspiration: A unique tool for exploring cell and tissue mechanics in vivo. K Guevorkian et al., Methods in cell biology 139 (Keywords: Actomyosin contractility, Cell adhesion, Cell and tissue mechanics)
Webinar list
Fluigentによるウェビナー / オンラインワークショップ (クリックで展開)
[液滴生成]
▶Master the production of double emulsions, 2021年4月
▶Double emulsion production made easy, 2020年11月
▶RayDrop, a universal droplet generator based on a non-embedded co-flow-focusing, 2020年6月
▶Drug encapsulation in biocompatible microparticle, 2020年4月

[ライフサイエンス]
▶How to turn your fluorescence microscope into a spatial omics platform, 2020年12月
▶Automate cellular studies with ARIA, 2020年4月

[送液制御 / マイクロ流体]
▶Fast electrical impedance spectroscopy for single-cell characterization and counting, 2021年3月
▶LineUp series, the new generation of microfludic controllers, 2020年9月
▶Concepts of microfluidics, 2020年5月
X線光学製品と微細加工技術LIGA
X-ray optics and micro fabrication (LIGA)


マイクロ流体デバイス
Microfluidic devices


医療産業バーコードHIBC