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基于液滴的微流控技術(shù)具備幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：多個(gè)實(shí)驗(yàn)室功能集成于單個(gè)微加工芯片中、手動(dòng)干預(yù)的可能性、最小的樣本消耗、以及更高的分析速度和數(shù)據(jù)精度。這些優(yōu)勢(shì)推動(dòng)了該技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，如單細(xì)胞分析、藥物篩選和合成生物學(xué)。然而，盡管這些技術(shù)研究最近取得了進(jìn)展，在終端用戶處的應(yīng)用仍面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。其中，大部分技術(shù)高度先進(jìn)，對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)設(shè)置復(fù)雜，強(qiáng)大而易用的實(shí)時(shí)分析方法的開(kāi)發(fā)難度尤其值得關(guān)注。
為此，德國(guó)海德堡大學(xué)分子系統(tǒng)工程研究所的Ilia Platzman博士等人開(kāi)發(fā)出了一種非常靈敏的光學(xué)設(shè)備，配備了智能算法，用于實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記監(jiān)控和主動(dòng)操控通過(guò)的液滴。該裝置由快速靈敏的CMOS相機(jī)傳感器、集成數(shù)據(jù)處理單元和自定義算法組成，可以便捷地安裝到顯微鏡的光路中�；诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）上，利用所開(kāi)發(fā)的算法對(duì)物體的亮場(chǎng)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。通過(guò)篩選必要信息，該數(shù)據(jù)提取容許在無(wú)限時(shí)間范圍內(nèi)以>10000 fps的幀速率進(jìn)行圖像分析，時(shí)延極短且固定為幾微秒（μs）。
他們通過(guò)測(cè)量不同的液滴生成參數(shù)以及對(duì)液滴中細(xì)胞的無(wú)標(biāo)記檢測(cè)，驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)的光學(xué)設(shè)備的先進(jìn)性能。此外，新開(kāi)發(fā)的設(shè)備與函數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)相連，以便根據(jù)測(cè)量的參數(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)液滴進(jìn)行后續(xù)操作。例如，他們成功使用光學(xué)裝置根據(jù)液滴參數(shù)（如液滴大小和液滴含量）進(jìn)行液滴分類（即：細(xì)胞載液滴與空液滴）。與其他實(shí)時(shí)強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)復(fù)雜性降低，以其不到200微秒的確定性時(shí)延和10000 赫茲（Hz）的持續(xù)速率，大幅度提升了液滴操作效率。研究者相信，該光學(xué)設(shè)備將會(huì)拓展基于液滴的微流控工具箱，被推廣應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和合成生物學(xué)等場(chǎng)景中。該文發(fā)表在VIEW上（DOI:10.1002/VIW.20200101）.
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