Summary
Micro-partikel billedet Velocimetri (μPIV) bruges til at visualisere parrede billeder af mikropartikler podet i blodet strømme, der er cross-korreleret at give en præcis hastighed profil. Forskydningshastighed, maksimal hastighed, hastighed profil form, og strømningshastigheden, som hver har kliniske anvendelser, kan afledes fra disse målinger.
Abstract
Micro-partikel billedet Velocimetri (μPIV) bruges til at visualisere parrede billeder af mikropartikler podet i blodet flyder. Billederne er krydskorreleret at give en præcis hastighed profil. En protokol præsenteres for μPIV målinger af blod strømme i microchannels. Over omfanget af mikrocirkulationen, kan blod ikke betragtes som en homogen væske, da det er en suspension af fleksible partikler suspenderet i plasma, en newtonsk væske. Forskydningshastighed, maksimal hastighed, hastighed profil form, og strømningshastigheden kan afledes fra disse målinger. Flere vigtige parametre såsom omdrejningspunkt dybde, partikelkoncentration og systemets overensstemmelse, præsenteres med henblik på at sikre præcise, brugbare data sammen med eksempler og repræsentative resultater for forskellige hæmatokrit og flow betingelser.
Introduction
Den menneskelige krop indeholder talrige skibe med diametre mindre end 50 um, som er den vigtigste udveksling sted mellem blod og væv. Undersøgelsen af blodgennemstrømningen i disse fartøjer udgør en betydelig udfordring på grund af den store målingerne og flydende egenskaber af blod. Disse målinger, herunder trykgradient, forskydningen på væggen, og hastighedsprofiler i arterioler og vener, er nøglefaktorer knyttet til fysiologiske reaktioner. Der er nu helt nye muligheder for at løse disse målinger udfordringer takket være nye eksperimentelle teknikker på mikroskala at studere mikrocirkulationen og løse dette multiscale problem.
Mikro-partikel billede Velocimetri (μPIV) er en partikel-baseret flow visualisering teknik, der anvendes til at vurdere hastighedsprofiler af blodgennemstrømningen i mikrokanaler via krydskorrelation. μPIV, først udviklet af Santiago et al., har været brugt med hemorheologyundersøgelser siden Sugii et al. i 2001 brugt teknikken til at måle blodgennemstrømning i 100 um runde glasrør 1,2. Forskellige tilgange til μPIV findes. Highspeedkameraer kan anvendes til at korrelere bevægelsen af røde blodlegemer (RBC), og pulserende billeder kan anvendes til at korrelere bevægelsen af sporstof partikler. Begge disse muligheder kan kobles med en opretstående eller omvendt mikroskop, afhængigt af programmet. I begge tilfælde er resultatet en 2D hastighedsprofil. En anden metode er at anvende et konfokalt mikroskop for at opnå 2D-og 3D-profiler. Denne metode er blevet anvendt på blod 3,4,5.
Mikrostørrelse PIV har flere komplikationer sammenlignet med makro PIV. I makro PIV data kan være begrænset til et enkelt plan gennem ark af lys, men på mikroskala volumen belysning er nødvendig. Volumen belysning er et større problem for billeddannelse af mikro blodstrømme, som RBC'erne selv er store i forhold til channels og ved hjælp af de røde blodlegemer, som de sporstof partikler fører til en dybde af korrelation (DOC), som væsentligt kan reducere nøjagtigheden af krydskorrelationsintervallerne resultater 6,7,8. Efter Wereley et al. (1998) DOC for en 40 um tall kanal med RBC som sporstoffer er 8,8 um, mens med en 1 um sporstof partikel DOC er 6,7 um. Denne forskel bliver mere udtalt ved kanalskift højde og forstørrelse. Derudover RBC er uigennemsigtige, og øge tætheden af RBC'er i strømmen forårsager imaging vanskeligheder. Fluorescerende sporstof partikler, første gang brugt af Santiago et al. (1998), er blevet anbefalet som et redskab til at mindske indflydelsen af out-of-fokus partikler, når du bruger de mindste partikler mulige. Anvendelse af 1 um diameter fluorescerende mikropartikler koblet med en laser er en tilgang, der kan mindske dybden af fokus problem i mikro blodgennemstrømning billeddannelse 10. Der er flere aktuelle anmeldelser af staten μPIV technology, som hver især fremhæver betydningen af μPIV til blodstrømningshastigheder undersøgelser 11,12. Flere vigtige overvejelser skal tages i betragtning ved brug μPIV for blod. På mikroniveau, omfanget af mikrocirkulationen kan blodet ikke betragtes som en homogen flydende, da det er en suspension af fleksible røde blodlegemer (RBC), store hvide blodlegemer, blodplader og andre proteiner suspenderet i en newtonsk væske (plasma) .
De hastighedsprofiler målt her, kan anvendes til at måle visse egenskaber ved de mikro blodet flyder. De vigtige faktorer i microhemorheology er strømningshastigheden af blodet, formen af hastighedsprofilen, og forskydningsspændingen ved beholderens væg. Denne information har kliniske implikationer, da mikrocirkulationen er stedet for stofudvekslingen i kroppen, og denne udveksling er shear-afhængig. Der er flere af de nuværende anmeldelse undersøgelser om status for forskningen i mikrocirkulationen samt 13,14,15.
Præsenteret her er en protokol til μPIV målinger af blod flyder i polydimetylsiloxan (PDMS) microchannels. PDMS-kanaler blev fremstillet in-house efter kilderne i afsnit 1 i protokollen. Svin blodprøver blev opnået fra et akkrediteret slagteri og rengøres efter § 2 i protokollen. Alle data blev opnået ved hjælp af LaVision MITAS μPIV-system, som er beskrevet i afsnit 3 i protokollen. Det set-up består af en Nd: YAG laser (New Wave Research, USA) og CCD kamera (Image Intense, Lavision) kontrolleres af en programmerbar udløser enhed, en fluorescerende mikroskop kombineret med en scene bevæger sig i 3 akser, og en computer, i tillæg til en høj hastighed kamera (Dalsa 1M150, Holland) blev tilsat til visualisering af RBC'erne selv. Begge kameraer er tilsluttet en 2 port optisk boks (Custom af Zeiss, Tyskland). I typiske in vivo målinger af blodgennemstrømning, er en opretstående mikroskop bruges til at spore RBC'erne denmselves, mens typisk in vitro applikationer et inverteret mikroskop anvendes til at spore tracer partikler. I denne unikke dobbelt opsætning tillader optik kassen begge sporstoffer skal afbildes ved hjælp af omvendt mikroskop. Blod blev indført i mikrochips via en høj præcision sprøjtepumpe (Nexus3000, Chemyx Inc., USA). Et diagram over systemet er vist i figur 1, hvor den øverste del af figuren repræsenterer 140 um ved 40 um rektangulære kanaler fremstillet af PDMS og bunddelen repræsenterer hele systemet, herunder begge kameraer, den laser, sprøjtepumpen og mikroskopet.
Current μPIV set-ups til rådighed, som regel med proprietær software omfatter TSI, Dantec Dynamics, og LaVision. Standard krydskorrelationsintervallerne algoritmer kan opnås gennem mange software muligheder, herunder MATLAB. Softwaren er ikke nøglen forstå, hvad dialogbokse svarer til matematisk vil tjene brugenr meget bedre. I denne protokol Davis, er LaVision proprietære software eller MATLAB udnyttet. Protokollen er ikke software specifikke, men menupunkterne kan være i forskellige steder i forskellige softwarepakker.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Microchip Fabrication
Det første skridt er at skabe eller købe din mikrokanalplade. Der er mange muligheder for mikrochip materiale.
En af de mest almindelige valgte materialer er poly (dimethylsiloxan) (PDMS). Der er mange publikationer om retninger for PDMS fabrikation gennem blødt litografi 16,17,18.
Når PDMS kanal er fremstillet, er der flere overfladebehandlinger til rådighed til at vende sin naturlige hydrofobi. Iltet plasma behandling er en fælles løsning.
Zhou, Ellis og Voelcker (2009) giver en gennemgang af overfladebehandlinger og hvordan de påvirker PDMS. Disse resultater er for vand dog, og blod har forskellige egenskaber. En undersøgelse om, hvad det overfladebehandling betyder for blod er blevet udført af Pitts et al. (2012a).
For resultaterne præsenteres her, mikrochip overflader og glasslides de varbundet til begge blev udsat for iltet plasma i 45 sekunder, og derefter presses sammen fast resulterer i en permanent binding.
2.. Blod Forberedelse
- Saml blodprøver fra en akkrediteret facilitet. For eksempel svineblod kan bruges med ethylendiamintetraeddikesyre (EDTA) som en antikoagulant. Tilføj 1 g EDTA med 4 ml vand, og derefter tilføje løsningen på 1 L af fuldblod, blandes forsigtigt 10x.
Når picking up blodprøver, lad dem køle langsomt til RT. Blodprøver skal være frisk, og ideelt set bruges den dag, de er indsamlet til at bevare de rheologiske egenskaber i blodet.
Prøverne kan være nedkølet gang på RT, men fuldblod uden antikoagulerende vil være ubrugelig efter køling. Afhængigt af antikoagulant, kan RBC holdes nedkølet i op til 42 dage, og fuldblod kan holdes nedkølet i 35 dage, men forurening ville være muligt i en ikke-medical facilitet 21..
Derudover være forsigtig med indsamlingen metoden med kvæg eller svin prøver og undgå forurening af knoglemarvstransplantation.
- Centrifuger blodprøverne 3x ved 3.000 rpm i 10 min hver gang. Efter den første centrifugering fjernes plasma og buffy coat, kasseres. Det er generelt lettest at fjerne plasmaet først, og derefter kassere eller holde til fremtidig brug, så at fjerne buffy coat alene.
Indføre pipetten langsomt, således at ikke blande fibrinlaget tilbage i blodet. Efter fjernelse af buffy coat, tilsættes ca 20 ml phosphatbufret saltvand (PBS) og blandes forsigtigt, recentrifuge. Gentag sidste trin. Efter den tredje centrifugering fjernes PBS og resterende buffy coat, kasseres.
Det er også muligt at anvende den native plasma i stedet for PBS, hvis du ønsker at beholde aggregerende egenskaber blodet. Sørg for ikke at blande nogen fibrinlag eller hvidblodceller i plasmaet.
- Tag rensede røde blodlegemer (RBC) og suspension i PBS eller plasma på ønskede koncentrationer (hæmatokrit). Tjek hæmatokrit med en mikrocentrifuge (CritSpin FisherSci, USA).
Blod ved 10 til 20% hæmatokrit skal være lettere at visualisere end 40 eller 50% (fysiologisk hæmatokrit). I mikrocirkulationen, er blodet generelt halvdelen hæmatokrit makro cirkulation, så H = 20 er tilstrækkelig 15..
- Tilføj fluorescerende sporstof partikler i den ønskede koncentration til blodprøverne. En generel regel er at have 10 partikler i en sammenhæng vindue, der kan beregnes på forhånd.
For eksempel er 30 ul af partikler tilsat til 1 ml blod løsning for opsætning afbildet i videoen. Alternativt kunne RBC'erne selv være fluorescerende mærket.
- Derudover skal en kalibreringsopløsning med vand og influenzaorescing partikler. Det vil være nødvendigt at kalibrere systemet med en newtonsk opløsning.
For eksempel, når der anvendes et 10X objektiv med en kanal på omfanget af 100 um en passende koncentration er 300 pi partikler blandet med 15 ml destilleret vand. En anden mulighed er at bruge glycerol fortyndet med destilleret vand til en viskositet på 3CP, som er tættere på blodets makro viskositet.
3.. μPIV Målinger
- Laser sikkerhed: Kontroller temperatur og luftfugtighed. Bær egnede laser sikkerhedsbriller. Luk laser gardin eller tænde for laseren skilt på lab døren på at forhindre folk ikke er beskyttet fra at blive udsat for.
- Procedure med Davis software er vist i videoen. For flere detaljer henvises til brugermanualen for et særligt system.
- Før du tager data, behov kameraet skalaen skal kalibreres ved hjælp af en mikrometer.
- For at reducere systemets overensstemmelse med reglerne, skal du bruge kortest slangen end den mindste stive sprøjte mulige, såsom en 15 eller 50 pi Hamilton Gastæt sprøjte. For at reducere lækage af blod eller luftindtag i systemet, forsegle slangen til sprøjten og chippen. Dette kan gøres med lim, PDMS eller Vaseline (pas på ikke at forurene blodet).
For at fylde mikro-sprøjte med vand snøret med sporstof partikler bruger tilbageløb metode, fordi mængden af mikro-sprøjten er normalt meget mindre end den mængde til at fylde.
Vores tilbagestrømning metode består at fylde mikro-sprøjte og kanal sammen via produktionen af kanalen ved hjælp af en sekundær plast sprøjte. For at fjerne først mikro-sprøjtens stempel, og skub derefter væsken ved hjælp af klassiske plastiksprøjte fastgjort til stikkontakten på kanalen, lad væsken flyde ud micro-sprøjten, indtil alle mikrobobler er ude af mikro-sprøjte, slanger eller chip endelig sætte stemplet tilbage og tage plastik sprøjte. Tilstedeværelsen or fravær af mikrobobler kan kontrolleres med et mikroskop.
- Nivellér sprøjtepumpen at opnå vandret rør. Programmere sprøjtepumpen til den ønskede strømningshastighed.
Vær opmærksom på de mulige midlertidige effekter, som "flaskehals-effekten", for stift system, eller overholdelse af systemet, der ændrer den faktiske flow. Karakteristiske tider ved et system kan estimeres som en funktion af de materialer og dimensioner af systemet. (Kapitel 2, pp. 77-81, Tabeling, 2005)
- Placer mikrochip mikroskop scenen og starte pumpen. Bruge vandet med partikler at kalibrere systemet til midten hastighedsprofil og kalibrere dT (tiden mellem pulsede billeder).
Partiklerne skal bevæge sig mellem 5 og 10 pixels mellem rammer til en god korrelation 11.. Ved kalibrering, være omhyggelig med at måle i midten af kanalen. Fokusplanet i midten har den højestevelocity 8..
Hvis du bruger en rund kanal, være forsigtig med shadowing effekter.
En prøve billede er vist i figur 2, ved hjælp af en pulseret kamera, hvorimod den øverste billede er den første puls og nederste billede er den anden puls. Det kan ses i figuren, at de lyseste punkter (fluorescerende partikler) er den mest i fokus.
- EKSTRA: Ved at tage data i forskellige højder en 3D hastighedsprofil kan rekonstrueres ved at tilsætte de forskellige vektorer til et enkelt billede. Videoen viser en rutine, der blev udviklet til automatisering af processen.
- Når man tager data med blodet, fylde sprøjten med ønskede mængde blod i den samme metode som vandet. Programmere sprøjtepumpen til den ønskede strømningshastighed, og tage ønskede data. Et eksempel på rå opnåede billeder er vist figur 2. Vær forsigtig med RBC sedimentering så godt. Genopfyldning sprøjten hver kørsel eller hverandre løb vil reducere bundfældning af RBC.
- Efter at erhverve billederne er krydskorrelationsfunktion udført på billedet par til at opnå hastighedsvektoren felter mellem billederne. Det er vigtigt at have gode billeder til at have en god korrelation. Før korrelerende kan forbehandling gøres for at fjerne baggrundsstøj.
Krydskorrelation sker mellem vinduer i de tilstødende billeder, som kan varieres i størrelse og form til at påvirke ensartetheden. Efter krydskorrelation kan billedet efterbehandling gøres for at fjerne fejlagtige vektorer eller outliers.
En detaljeret beskrivelse af de forskellige valgmuligheder og deres nøjagtigheder kan findes i Pitts et al. (2012b), hvor den bedste behandling for blod viste sig at være den foretrukne metode "image overlappende" med vinduer udvidet i længde og tilpasset med strømmen . Disse operationer kan gøres manuelt i et program som Matlab, eller inden for software-pakke med dit system. Den software er ikke vigtigt, matematikken bag driften er mere vigtigt, og hver operation kan påvirke nøjagtigheden af den endelige hastighedsprofil.
De resulterende vektorer kan gennemsnit i rummet over kanalen for at få øjeblikkelige hastighedsprofiler, og derefter gennemsnit igen i tide at opnå en gennemsnitlig, repræsentativ hastighedsprofil. Kloosterman et al. (2011) giver en forklaring på fejlen i μPIV målinger, hvor dybdeskarpheden er stort. Drøftelserne om fejl på databehandlingen præsenteres her kan findes i Pitts et al. (2012b) for de pulserende målinger og Chayer et al. (2012) til den høje hastighed målinger.
Eksempler på hastighedsprofiler er vist i figur 3 og 4.. Figur 3 viser en enkelt hastighedsprofil for midterlinien af en 10 gl / time strøm af RBC ved H = 10 i en 140 um bred kanal.
telt "> Dette enkelt profil opnås ved at tage gennemsnittet af de korrelerede vektorer over kanalen for at få en hastighedsprofil, og derefter gennemsnit i tid til at få en repræsentativ måling. I dette tilfælde blev 100 par gennemsnit i tid over synsfeltet.Et eksempel på 3D rekonstruerede profil tages for en vand kalibreringsvej i en 100 um kvadratisk kanal med en programmeret strømningshastighed på 30 ul / time er fundet i fig. 4. I figur 4 er profilerne måles ved 1 um intervaller.
- VALGFRIT: I de afbildede set-up høj hastighed billeder kan tages på samme vilkår ved at skifte kameraer (og datafangst-systemer). Dette kan være nyttigt til visualisering af celle-fri lag i kanalen, og til kvantificering aggregering. Analysen af data er lidt anderledes (Chayer et al., 2012).
Eksempler på hvidt lys billeder med og uden RBC sammenlægning er presented i figur 5 ved H = 20. Den øverste billeder viser H = 20 i PBS, hvilket fjerner muligheden for RBC aggregat, ved 1 gl / time. Den nederste billede er H = 20 i nativ plasma ved 0,5 gl / time. I den nederste billede, er aggregering synlig.
- Lukke systemet ned på en sikker måde, når målingerne er afsluttet. Brug korrekte laser sikkerhedsprocedurer indtil laser strømkilde helt lukket ned.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I alle figurer er flowet venstre mod højre i rå billeder, og opad i beregnede hastighedsprofiler. Et eksempel på de rå data opnået med blod på hæmatokrit H = 10 flyder på 10 gl / time er vist i figur 2.. Rådata kan krydskorreleret uden databehandling for at opnå hastighedsprofiler. Virkningen af præ-og databehandling metoder diskuteret af Pitts, et al., (2012b). Et eksempel på et resulterende hastighedsprofiler fra data svarende til figur 2 på hematorcrit H = 10 og en strømningshastighed på 10 ul / time er vist i figur 3, en 3D-profil fra vand kalibrering er vist fig. 4. Figur 3 og 4 omfattede standard databehandling. Disse hastighedsprofiler kan bruges til at lave målinger, såsom maksimal hastighed i centrum af kanalen, strømningshastigheden i kanalen, og forskydningshastigheden ved væggen for forskellige strømningsforhold kanal configurations og fysiologier. Figur 5 viser et eksempel på en høj hastighed billede med og uden aggregering af RBC. Høj hastighed billeder som dem i figur 5 kan også anvendes til at beregne hastighedsprofiler hjælp krydskorrelation.
Figur 1. Diagram af μPIV set-up, hvor (a) repræsenterer 140 um med 40 um rektangulære kanaler fremstillet af PDMS med flow flytter fra venstre til højre og (b) repræsenterer hele systemet.
Figur 2. Resulterende rå pulserende billeddata fra μPIV systemet med H = 10 i PBS ved en programmeret strømningshastighed på 10gl / time (strømmer fra venstre mod højre). Top image er første puls.
Figur 3. Resulterende hastighedsprofil fra μPIV systemet med H = 10 i PBS ved en programmeret strømningshastighed på 10 ul / time. Profil er drejet for at vise flyde opad.
Figur 4.. Eksempel på en rekonstrueret 3D hastighedsprofil vand kalibrering i en 100 um kvadratisk kanal med flere profiler taget 1 um hinanden. Profil er drejet for at vise flyde opad. klikher for at se større figur.
Figur 5. Eksempel på høj hastighed billeder, hvor Top) er H = 20 i PBS ved 1 gl / t (ingen sammenlægning) og bund) er H = 20 i native plasma ved 0,5 gl / t (sammenlægning). På begge billeder flow fra venstre til højre .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Brug μPIV for blod flowmålinger på omfanget af mikrocirkulationen kan give indsigt i en lang række relevante biomedicinske, mekaniske og kemiske tekniske processer. Nogle af de vigtigste faktorer at tage højde for, er tætheden af RBC selv, sammenlægning og deformerbarhed RBC, sammenlægning eller flytning af de fluorescerende mikropartikler og bundfældning af RBC i kanalerne. Alle disse kan forklares, hvis de generelle retningslinjer, der er fastlagt ovenfor, følges. Der er en grundlæggende checkliste til at huske på for gode målinger ved hjælp af dette system. Først og fremmest bestemme, hvor meget overholdelse er i systemet eller foreslåede system. For at minimere de bruge kortest slangen mulig og den mindste sprøjte muligt. Stive systemer har mindre overholdelse, men kan føre til flaskehalse. På trods af den lille målestok af målingerne, vil tyngdekraften påvirke RBC. Hold sprøjten, slanger og kanal i samme højde iideal. For det andet bestemmes koncentrationerne af suspensionerne. Sørg for at der er nok fluorescerende sporstof partikler i opløsningen, og ikke for høj en koncentration af RBC. Øge tætheden af tracer partikler af en prøve vil ikke overvinde den iboende opacitet RBC'erne. Mængden af sporstof partikler vil påvirke sammenhængen, men har alt for mange røde blodlegemer vil gøre væsken uigennemsigtig og sporstof partikler vanskeligt at image. Den samlede hæmatokrit af prøven skal holdes lav nok til, at den midterste plan af kanalen kan afbildes tydeligt. Dette er en afvejning mellem hæmatokrit og kanal størrelse. Ved en forøget dybde, vokser mængden af RBC mellem linsen og planet for måling selv ved lav hematorcrit. For at billedet højere hematorcrit prøver eller større kanaler, kan de "spøgelses celler"-metoden anvendes mens den uigennemsigtige indre RBC er erstattet med klar væske for en del af RBC (Goldsmith og Skalak, 1975). For det tredje at sikre, at microscope fokuserer på midterplanet af kanalen. Kende den nøjagtige højde af kanalen er afgørende at finde den midterste plan. Husk på størrelsen af partiklerne og størrelsen af kanalen, og beregne dybden af korrelation (DOC) i dit system (Wereley et al., 1998). DOC kan i høj grad påvirke nøjagtigheden nødvendig for at opnå i at finde den midterste plan. En forskel på en mikron kan påvirke nøjagtigheden. Når mængden af partikler, er størrelsen af kanalen, og DOC fundet, at forskellen i tid mellem pulserende billeder (dT) skal bestemmes. Sørg for 5 til 10 pixels bevægelighed af partiklerne mellem vinduer. Bevægelsen af partiklerne skal passe ind i de korrelation vinduer skitseret i afsnit 3.9. Endelig beslutning om metoden til forbehandling, forarbejdning eller efterbehandling af vektordata. Mange metoder er tilgængelige i litteraturen, men nogle er mere vellykkede end andre, når de anvendes til blod. Fremgangsmåden med "billede overlappende" er advseres for blod strømme (Pitts et al., 2012b).
En anden faktor at huske på er "celle-fri" lag, som er veldokumenteret i microhemodynamics. Dette er manglen på RBC på væggen af kanalen eller beholderen. I følge de fluorescerende tracer partikler, er brugeren faktisk følger bevægelsen af plasmaet. I centrum af kanalen eller beholderen, er hastigheden ved en maksimal og begge vil bevæge sig med samme hastighed. På væggen, vil plasmaet stadig har bevægelse, mens der vil være få eller ingen røde blodlegemer til stede. På skalaen præsenteres her med 10X forstørrelse, er den celle-fri lag ikke er målelige, men ved højere forstørrelser, skal der redegøres for. Høj hastighed video vil give mulighed for en måling af tykkelsen af den celle-fri lag.
Konklusioner
μPIV har været anvendt til hemorheology og biomedicinske undersøgelser siden kort efter dens udvikling. Når de anvendes til blodet strømmer på skalaenaf mikrocirkulationen, skal komplekse opførsel af blodet der redegøres for. En protokol til μPIV målinger af blod flyder i microchannels blev præsenteret her sammen med tips til håndtering af den komplekse karakter af blod. Adskillige billeddiagnostiske muligheder blev skitseret, herunder pulserende billeder, høj hastighed billeder og en 3D mulighed samt databehandling information. Ved anvendelse μPIV for blod Microflow forskning, kan virkningen af medicin, sygdomme og terapeutiske behandlinger på formen af hastighedsprofil analyseres. Disse målinger nyttige for moderne medicin og teknik, da optagelsen af næringsstoffer og medicin er shear afhængig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
Acknowledgments
Forfatterne vil gerne takke NSERC (Natural Sciences and Engineering Council of Canada) til finansiering, Catherine Pagiatikis for hendes hjælp i indledende kørsler, Sura Abu-Mallouh og Frederick Fahim til afprøvning af protokollen, Richard Prevost af LaVision, Inc til teknisk support, og Guy Cloutier fra University of Montréal for lånet af Dalsa high-speed kamera.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| poly(dimethylsiloxane) (PDMS), i.e. Sylgard-184 | Dow-Corning | 3097358-1004 | |
| ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma Aldrich | E9884-100G | |
| poshpate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5368-10PAK | |
| fluorescing micro particles | Microgenics/FisherSci | R900 | |
| glycerol (OPTIONAL) | Sigma Aldrich | G6279-500 ml | |
| microcentrifuge, i.e. CritSpin | FisherSci | 22-269-291 | |
| syringe, i.e. 50 μl Gastight | Hamilton | 80965 | |
| camera, i.e. Imager Intense, high speed | LaVision, Dalsa | Imager Intense | |
| microscope, i.e. MITAS | LaVision | MITAS | |
| Nd:YAG laser | New Wave Research | Solo-II | |
| syringe pump, i.e. Nexus3000 | Chemyx, Inc. | Nexus-3000 | |
| flexible tubing, i.e. Tygon | FisherSci | 14-169-1A | |
| data processing software, i.e. DaVis | LaVision | DaVis | |
| centrifuge, i.e. Thermo Scientific CL2 | Thermo Scientific | 004260F |
References
- Santiago, J. G., Wereley, S. T., Meinhart, C. D. A particle image velocimetry system for microfluidics. Experiments in Fluids. 25, 316-319 (1998).
- Evaluation of Velocity Measurement in Micro Tube by Highly Accurate PIV Technique. Sugii, Y., Okamoto, K., Nishio, S., Nakano, A. 4th International Symposium on Particle Image Velocimetry (PIV '01), 17-19 Sept. 2001, , 1-5 (2001).
- Park, J. S., Choi, C. K., Kihm, K. D. Optically sliced micro-PIV using confocal laser scanning microscopy (CLSM). Exp. Fluids. 37 (1), 105-119 (2004).
- King, M. R., Bansal, D., Kim, M. B., Sarelius, I. H. The effect of hematocrit and leukocyte adherence on flow direction in the microcirculation. Ann. of Biomed. Eng. 32 (6), 803-814 (2004).
- Lima, R., Wada, S., Tsubota, K., Yamaguchi, T. Confocal micro-PIV measurements of three-dimensional profiles of cell suspension flow in a square microchannel. Meas. Sci. Tech. 17 (4), 797-808 (2006).
- Wereley, S. T., Santiago, J. G., Chiu, R., Meinhart, C. D., Adrian, R. J.
- Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry. Measurement Science and Technology. 11, 809-814 (2000).
- Chayer, B., Pitts, K. L., Cloutier, G. Velocity measurement accuracy in optical microhemodynamics: experiment and simulation. Physiological Measurement. , In Press (2012).
- Tabeling, P. Introduction to Microfluidics. , Oxford University Press. Oxford, UK. (2005).
- Olson, M. G., Adrian, R. J. Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry. Experiments in Fluids. 29, S166-S174 (2000).
- Wereley, S. T., Meinhart, C. D. Recent advances in micro-particle image velocimetry techniques. Ann. Rev. Fluid Mech. 42, 557-576 (2010).
- Williams, S. J., Park, C., Wereley, S. T. Advances and applications on microfluidic velocimetry. Microfluid. Nanofluid. 8 (6), 709-726 (2010).
- Chiu, J. J., Chen, S. Effects of disturbed flow on vascular endothelium: Pathophysiological basis and clinical perspectives. Physiol. Rev. 91 (1), 327-387 (2011).
- Secomb, T. W., Pries, A. R. The microcirculation: Physiology at the mesoscale. J. Physiol. 589 (5), 1047-1052 (2011).
- Popel, A. S., Johnson, P. C.
- Xia, Y. N., Whitesides, G. M.
- Whitesides, G. M., Stroock, A. D.
- Sia, S. K., Whitesides, G. M. Microfluidic devices fabricated of poly(dimethylsiloxane) for biological studies. Electrophoresis. 24, 3563-3576 (2003).
- Zhou, J., Ellis, A. V., Voelcker, N. H. Recent developments in PDMS surface modifications for microfluidic devices. Electrophoresis. 31, 2-16 (2009).
- Pitts, K. L., Abu-Mallouh, S., Fenech, M. F. Contact angle study of blood dilutions on common microchip materials. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. , (2012).
- Hovav, T., Yedgar, S., Manny, N., Barshtein, G. Alteration of red blood cell aggregability and shape during blood storage. Transfusion. 39, 277-281 (1999).
- Pitts, K. L., Mehri, R., Mavriplis, C., Fenech, M. F. Micro-particle image velocimetry measurement of blood flow: validation and analysis of data pre-processing and processing methods. Measurement Science and Technology. 23, 105302 (2012).
- Kloosterman, A., Poelma, C., Westerweel, J. Flow rate estimation in large depth-of-field micro-PIV. Exp. Fluids. 50 (6), 1587-1599 (2011).
- Goldsmith, H. L., Skalak, R.
