Summary
Micro-partikel bild velocimetry (μPIV) används för att visualisera parade bilder av mikropartiklar sådda i blodflöden som är korskorreleras att ge en exakt hastighetsprofil. Skjuvhastighet, maximal hastighet, hastighetsprofil form, och flödeshastighet, vilka vardera har kliniska applikationer, kan härledas från dessa mätningar.
Abstract
Micro-partikel bild velocimetry (μPIV) används för att visualisera parade bilder av mikropartiklar sådda i blodflöden. Bilderna är korskorreleras att ge en exakt hastighetsprofil. Ett protokoll presenteras för μPIV mätning av blodflöden i mikrokanaler. Vid omfattningen av mikrocirkulationen, kan blod inte betraktas som en homogen vätska, eftersom det är en suspension av flexibla partiklar suspenderade i plasma, en Newtonsk vätska. Skjuvhastighet, maximal hastighet, hastighetsprofil form, och flödeshastighet kan härledas från dessa mätningar. Flera viktiga parametrar såsom skärpedjup, partikel koncentration, och systemet efterlevs, presenteras i syfte att säkerställa korrekta och användbara data tillsammans med exempel och representativa resultat för olika hematokriter och flödesförhållanden.
Introduction
Den mänskliga kroppen innehåller många fartyg med diametrar mindre än 50 um, som är det viktigaste utbytet platsen mellan blod och vävnader. Studien av blodflödet i dessa kärl utgör en stor utmaning på grund av både omfattningen av mätningarna och de fluidegenskaper av blod. Dessa mätningar, inklusive tryckgradient, den skjuvning vid väggen, och profiler hastighet i arterioler och venoler, är viktiga faktorer kopplade till fysiologiska reaktioner. Det finns nu helt nya möjligheter att lösa dessa mätningar utmaningar, tack vare nya experimentella tekniker på mikro skala för att studera mikrocirkulationen och lösa detta multiscale problem.
Micro-partikel bild Velocimetry (μPIV) är en partikel-baserad flöde visualisering teknik som används för att utvärdera hastighetsprofiler av blodflödet i mikrokanaler via korskorrelation. μPIV, utvecklades först av Santiago et al., har använts med hemorheologystudier sedan Sugii et al. 2001 använde tekniken för att mäta blodflödet i 100 pm runda glasrör 1,2. Olika metoder för att μPIV existerar. High speed kameror kan användas för att korrelera flödet av röda blodkroppar (RBC), och pulsade bilder kan användas för att korrelera rörelsen av spårämne partiklar. Endera av dessa alternativ kan kopplas med en upprätt eller inverterat mikroskop, beroende på tillämpningen. I båda fallen är resultatet en 2D hastighetsprofil. Ett annat tillvägagångssätt är att använda ett konfokalt mikroskop för att uppnå 2D-och 3D-profiler. Denna metod har tillämpats på blod 3,4,5.
Micro skala PIV har flera komplikationer jämfört med makro PIV. I makro PIV uppgifterna kan begränsas till en enda plan genom skivor av ljus, men på mikronivå volymen belysning är nödvändig. Volym belysning är ett större problem för att avbilda mikro blodflöden, som RBC: ema själva är stora i jämförelse med den channels och använda RBC som spår-partiklar leder till ett djup av korrelation (DOC) som avsevärt kan minska noggrannheten hos korskorreleringen resultat 6,7,8. Efter Wereley et al. (1998) DOC för en 40 nm lång kanal med RBC som spårämnen är 8.8 um, medan med en 1 pm spårämne partikel DOC är 6.7 um. Denna skillnad blir mer uttalad när du byter kanal höjd och förstoring. Dessutom RBCs är ogenomskinliga, och öka densiteten hos de röda blodkropparna i flödet orsakar avbildning svårigheter. Fluorescerande spårämne partiklar, användes först av Santiago et al. (1998), har förespråkat som ett verktyg för att minska påverkan av out-of-focus partiklar, när man använder de minsta partiklarna möjligt. Använda en fluorescerande ^ m i diameter mikropartiklar kopplad med en laser är en metod som kan minska djupet i fokus problem i mikro blodflödet avbildning 10. Det finns flera aktuella recensioner av delstaten μPIV technology, vilka var och belyser vikten av μPIV till studier blodflödesegenskaper 11,12. Flera viktiga överväganden måste tas i beaktande vid användning av μPIV för blod. På mikronivå, omfattningen av mikrocirkulationen kan blodet inte betraktas som en homogen vätska, eftersom det är en suspension av flexibla röda blodkroppar (RBC), stora vita blodkroppar, trombocyter och andra proteiner suspenderade i en newtonsk vätska (plasma) .
De hastighetsprofiler uppmätta här kan användas för att mäta vissa egenskaper hos mikro blodflöden. De viktiga faktorerna i microhemorheology är flödeshastigheten för blodet, formen av hastighetsprofilen och skjuvspänningen vid väggen av kärlet. Denna information har kliniska implikationer, eftersom mikrocirkulationen är platsen för näringsämnen utbyte i kroppen, och detta utbyte är skjuv-beroende. Det finns flera aktuella recension studier om forskningsläget i mikrocirkulationen samt 13,14,15.
Presenteras här är ett protokoll för μPIV mätning av blodflöden i polydimetylsiloxan (PDMS) mikrokanaler. PDMS kanaler tillverkades internt efter källor i avsnitt 1 i protokollet. Svin blodprover erhölls från ett ackrediterat slakteri och rengöras efter avsnitt 2 i protokollet. All data erhölls med LaVision MITAS μPIV systemet, som beskrivs i avsnitt 3 i protokollet. Upplägget består av en Nd: YAG-laser (New Wave Research, USA) och CCD-kamera (Bild Intense, Lavision) styrs av en programmerbar triggning enhet, en fluorescerande mikroskop kopplat till ett stadium rör sig i 3 axlar, och en dator, förutom en höghastighetskamera (Dalsa 1M150, Nederländerna) tillsattes för visualisering av RBC: ema själva. Båda kamerorna är anslutna till en 2-port optisk box (Custom av Zeiss, Tyskland). Vid typisk in vivo mätningar av blodflöde, är en upprätt mikroskop används för att spåra den RBCmselves, medan i typisk in vitro-applikationer ett inverterat mikroskop används för att spåra spår-partiklarna. I denna unika dubbla set-up, tillåter optik rutan båda spårämnen som skall avbildas med den inverterat mikroskop. Blodet infördes i mikrochips via en hög precision sprutpump (Nexus3000, Chemyx Inc., USA). En ritning över systemet visas i figur 1, där den övre delen av figuren representerar 140 ^ m genom 40 um rektangulära kanaler tillverkade av PDMS, och bottendelen representerar hela systemet inklusive både kameror, lasern, sprutpumpen och mikroskopet.
Aktuellt μPIV uppställningar tillgängliga, oftast med proprietär programvara, inkluderar TSI, Dantec Dynamics, och LaVision. Standard korskorrelationsegenskaper algoritmer kan uppnås genom många programvaror alternativ, inklusive MATLAB. Programvaran är inte nyckeln, att förstå vad dialogrutorna motsvarar matematiskt kommer att tjäna användningenr mycket bättre. I detta protokoll Davis, är LaVision egenutvecklade programvara eller MATLAB används. Protokollet är inte särskild programvara, men menyalternativen kan vara på olika platser i olika programpaket.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Ett. Microchip Fabrication
Det första steget är att skapa eller köpa din mikrokanalplatta. Det finns många alternativ för mikrochip material.
En av de valda vanligaste materialen är poly (dimetylsiloxan) (PDMS). Det finns många publikationer om riktningar för PDMS tillverkning genom mjuk litografi 16,17,18.
När PDMS kanalen tillverkas, finns det flera ytbehandlingar tillgängliga för att återställa dess naturliga hydrofobicitet. Syresatt plasma behandling är ett vanligt alternativ.
Zhou, Ellis, och Voelcker (2009) ger en översyn av ytbehandlingar och hur de påverkar PDMS. Dessa resultat är för vatten men, och blod har olika egenskaper. En undersökning om vad som ytbehandling organ för blod har gjorts av Pitts et al. (2012a).
För de resultat som presenteras här, mikrochip ytor och objektglas de varbunden till var båda utsatta för syresatt plasma under 45 sekunder och sedan pressas ihop ordentligt vilket resulterar i en permanent bindning.
2. Blod Framställning
- Samla blodprov från ett ackrediterat anläggning. Till exempel grisblod kan användas med etylendiamintetraättiksyra (EDTA) som antikoagulant. Tillsätt 1 g EDTA med 4 ml vatten, och lägg sedan till lösningen till 1 liter helblod, blanda försiktigt 10x.
När plocka upp blodprov, låt dem svalna långsamt till RT. Blodprov ska vara färska, och helst använt dagen de samlas för att bevara de reologiska egenskaperna hos blodet.
Prov kan förvaras i kylskåp en gång vid RT, men helblod utan antikoagulantia blir oanvändbar efter kylning. Beroende på antikoagulantia, kan RBC förvaras i kylskåp i upp till 42 dagar, och helblod kan förvaras i kyla i 35 dagar, men kontamination skulle vara möjligt i en icke-medical anläggning 21.
Dessutom, var försiktig av insamlingsmetoden med nötkreatur eller svin prover, och undvika kontaminering av benmärg.
- Centrifugera blodproven 3x vid 3000 rpm i 10 min varje gång. Efter den första centrifugeringen, avlägsna plasma och buffy coat, kassera. Det är i allmänhet lättast att avlägsna plasman först, och sedan kasta eller behålla för framtida användning, sedan ta bort lättcellskoncentratet ensam.
Introducera pipetten långsamt, för att inte blanda lättcellskoncentratet tillbaka in i blodet. Efter avlägsnande av buffy coat, tillsätt ca 20 ml fosfatbuffrad saltlösning (PBS) och blanda försiktigt, recentrifuge. Upprepa sista steget. Efter den tredje centrifugeringen, ta bort PBS och resterande buffy coat, kassera.
Det är även möjligt att använda ursprunglig plasma i stället för PBS om du vill hålla aggregerande egenskaperna hos blodet. Se till att inte blanda något buffy coat eller vittblodkropparna in i plasma.
- Ta rengjorda röda blodkroppar (RBC) och suspendera i PBS eller plasma vid önskade koncentrationer (hematokriter). Kontrollera hematokriter med en mikrocentrifug (CritSpin FisherSci, USA).
Blod vid 10 till 20% hematokrit bör vara lättare att visualisera än 40 eller 50% (fysiologisk hematokrit). I mikrocirkulationen, är blodet i allmänhet halva hematokrit av makrot cirkulationen, så H = 20 är tillräckligt 15.
- Lägg fluorescerande spårämne partiklar vid den önskade koncentrationen till blodproven. En generell regel är att ha 10 partiklar i en korrelation fönster, som kan beräknas i förväg.
Till exempel är 30 | il av partiklar sattes till 1 ml blod lösning för uppställning avbildas i videon. Alternativt skulle RBC själva vara fluorescensmärkta.
- Dessutom gör en kalibrering lösning med vatten och influensaorescing partiklar. Det kommer att bli nödvändigt att kalibrera systemet med en newtonska lösning.
Till exempel, när man använder en 10X objektivet med en kanal på skalan av 100 ^ m, är en lämplig koncentration 300 | il av partiklar blandade med 15 ml destillerat vatten. Ett annat alternativ är att använda glycerol späds med destillerat vatten till en viskositet av 3cP, vilket är närmare blodets makro viskositet.
Tre. μPIV Mätningar
- Laser säkerhet: Kontrollera temperatur och luftfuktighet. Bär lämpliga glasögon laser säkerhet. Stäng lasergardin eller slå på lasern skylt på labbet dörren för att förhindra att människor inte skyddas från att utsättas.
- Tillvägagångssätt med Davis programvara visas i videon. För mer information hänvisas till användarhandboken för ett specifikt system.
- Innan du tar uppgifter, behöver kameran skalan skall kalibreras med hjälp av en mikrometer.
- För att minska efterlevnaden av systemet, använd den kortaste slangen end minsta stel sprutan möjligt, till exempel en 15 eller 50 l Hamilton Gastät spruta. För att minska läckage av blod eller luftintaget in i systemet, täta slangen till sprutan och till chipet. Detta kan göras med lim, PDMS eller vaselin (försiktigt så att inte förorena blodet).
För att fylla mikro-sprutan med vatten spetsad med spårämne partiklar använda backflöde metod eftersom volymen av mikro-sprutan är vanligtvis mycket mindre än volymen för att fylla.
Vår backflöde förfarande består att fylla mikro-sprutan och kanal tillsammans via utgången av kanalen med användning av en sekundär plastspruta. För att först avlägsna mikro-sprutkolven, tryck sedan vätskan med hjälp av klassisk plastspruta fäst vid utloppet av kanalen, låt vätskeflödet ut mikrospruta tills alla mikrobubblor är ute ur mikrospruta, slang eller chip, äntligen sätta kolven tillbaka och koppla ur plastspruta. Närvaron or avsaknad av mikrobubblor kan verifieras med ett mikroskop.
- Nivå sprutpumpen att uppnå horisontell slang. Programmera sprutpumpen till önskad flödeshastighet.
Var medveten om de eventuella tillfälliga effekter, såsom "flaskhals effekt", för stelbent system eller huruvida det system som ändrar den faktiska flödet. Karakteristiska tider av ett system kan uppskattas som en funktion av de material och dimensioner i systemet. (Kapitel 2, sid 77-81, Tabeling, 2005)
- Placera microchip på mikroskop scenen och starta pumpen. Använd vatten med partiklar för att kalibrera systemet till mitten hastighetsprofil och kalibrera dT (tiden mellan pulsade bilder).
Partiklarna bör gå mellan 5 och 10 pixlar mellan ramar för en god korrelation 11. Vid kalibrering, vara noga med att mäta i mitten av kanalen. Fokus plan i mitten har den högstahastighet 8.
Om du använder en rund kanal, vara försiktig med skuggeffekter.
Ett prov bilden visas i fig. 2, med användning av en pulsad kamera, medan den översta bilden är den första pulsen och den nedersta bilden är den andra pulsen. Det kan ses i figuren att de ljusaste punkterna (fluorescerande partiklar) är det mest i fokus.
- EXTRA: Genom att ta uppgifter på olika höjder en 3D hastighetsprofil kan rekonstrueras genom att lägga de olika vektorerna till en enda bild. Den video presenterar en rutin som var utvecklad för automatisering av processen.
- När du tar uppgifter med blodet, fylla sprutan med önskad kvantitet av blod i samma metod som vattnet. Programmera sprutpumpen till den önskade flödeshastigheten, och ta önskade data. Ett exempel på råa erhållna bilder presenteras Figur 2. Var försiktig med RBC sedimentering samt. Påfyllning av sprutan varje körning eller varjeandra körningen minskar sedimentering av RBC.
- Efter förvärvet bilder, är korskorrelering utförs på bilden paren att få fält hastighetsvektor mellan bilderna. Det är viktigt att ha bra bilder för att ha en god korrelation. Innan korrelera, kan förbehandling göras för att ta bort bakgrundsljud.
Cross korrelation sker mellan fönster i de angränsande bilder, som kan varieras i storlek och form för att påverka korrelationen. Efter korskorrelering, kan bilden efterbearbetning göras för att ta bort felaktiga vektorer eller extremvärden.
En detaljerad beskrivning av de olika alternativen och deras noggrannheterna kan hittas i Pitts et al. (2012b), där den bästa behandlingen för blod befanns vara den metod för "image överlappning" med windows förlängts och i linje med flödet . Dessa operationer kan göras manuellt i ett program som Matlab, eller inom programpaket med ditt system. Den Programvaran är inte viktigt, är matematiken bakom verksamheten viktigare och varje operation kan påverka noggrannheten i den slutliga hastighetsprofil.
De resulterande vektorerna kan genomsnitt i rymden över kanalen för att få momentanhastigheten profiler, och sedan i genomsnitt igen i tid för att få ett genomsnitt, representativ hastighetsprofil. Kloosterman et al. (2011) ger en förklaring till felet i μPIV mätningar där skärpedjupet är stort. Diskussioner om felet i databehandlingen presenteras här kan hittas i Pitts et al. (2012b) för pulsade mätningar och Chayer et al. (2012) för de höga hastighetsmätningar.
Exempel på hastighetsprofiler presenteras i Figurerna 3 och 4. Figur 3 presenterar en enda hastighetsprofil för centrumlinjen för en 10 | il / timme flöde av RBC vid H = 10 i en 140 ^ m bred kanal.
tält "> Denna enda profil uppnås genom medelvärdesbildning av korrelerade vektorer över kanalen för att få en hastighetsprofil, och sedan i genomsnitt i tid för att få en representativ mätning. I detta fall var 100 par i genomsnitt i tid över hela synfältet.Ett exempel på den 3D rekonstruerade profilen tas för en vatten kalibrering flöde i en 100 ^ m kvadratisk kanal med en programmerad flödeshastighet av 30 | il / timme finns i figur 4. I fig. 4 är de profiler mättes vid en xm mellanrum.
- EXTRA: I de avbildade set-up hög hastighet bilder kan tas på samma villkor genom att byta kameror (och datainsamlingssystem). Detta kan vara användbart för att visualisera den cellfria skiktet i kanalen, och för att kvantifiera aggregering. Dataanalysen är något annorlunda (Chayer et al., 2012).
Exempel på vitt ljus bilder med och utan RBC aggregering är presented i figur 5 på H = 20. De översta bilderna visar H = 20 i PBS, som tar bort förmågan hos RBC till summan av, per 1 | il / timme. Den undre bilden är H = 20 i nativ plasma vid 0,5 | il / timme. På nedre bilden, är aggregering synlig.
- Stäng av systemet på ett säkert sätt när mätningarna har slutförts. Använd korrekta förfaranden laser säkerhet tills laser strömkälla stängs helt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I alla figurerna är flöde vänster till höger i råbilder, och uppåt i beräknade hastighetsprofiler. Ett exempel på rådata som erhölls med blod vid hematokrit H = 10 strömmade med 10 | il / timme visas i figur 2. Rådata kan korskorreleras utan databehandling för att uppnå hastighetsprofiler. Effekten av pre-och databehandling metoder diskuteras av Pitts, et al., (2012b). Ett exempel på en resulterande hastighetsprofiler från data som liknar figur 2 vid hematorcrit H = 10 och en flödeshastighet av 10 | il / timme visas i figur 3, en 3D-profil från vatten kalibrering visas Figur 4. Inkluderade standard Figur 3 och 4 databehandling. Dessa hastighetsprofiler kan användas för att göra mätningar, såsom den maximala hastigheten vid centrum av kanalen, flödeshastigheten i kanalen, och skjuvhastigheten vid väggen för olika flödesförhållanden, kanal configurations och physiologies. Figur 5 ger ett exempel på en hög hastighet bilden med eller utan aggregering av RBC. High speed bilder som de i figur 5 kan också användas för att beräkna hastighetsprofiler använder korskorrelation.
Figur 1. Diagram över μPIV set-up där (a) representerar 140 ^ m genom 40 um rektangulära kanaler tillverkade av PDMS med flöde vänster flytta till höger och (b) utgör hela systemet.
Figur 2. Resulterande råa pulsade bilddata från μPIV systemet med H = 10 i PBS vid en programmerad flödeshastighet av 10| il / timme (flödande vänster till höger). Top image är första pulsen.
Figur 3. Resulterande hastighetsprofil från μPIV systemet med H = 10 i PBS vid en programmerad flödeshastighet av 10 | il / timme. Profil roteras för att visa flödet uppåt.
Figur 4. Exempel på en rekonstruerad 3D hastighetsprofil vatten kalibrering i en 100 pm fyrkantig kanal med flera profiler tagna 1 mikrometer isär. Profil roteras för att visa flödet uppåt. Klickahär för att visa en större bild.
Figur 5. Exempel på snabba bilder där Top) är H = 20 i PBS vid 1 l / tim (ingen aggregering) och nederst) är H = 20 i nativ plasma på 0,5 pl / h (sammanläggning). I båda bilderna flöde vänster till höger .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Använda μPIV för mätning av blodflödet i skala mikrocirkulationen kan ge inblick i ett stort antal relevanta biomedicinska, mekanisk och kemitekniska processer. Några av de viktigaste faktorerna för redovisning är densiteten hos RBC själva, sammanläggning och deformerbarheten av RBC, aggregering eller förflyttning av fluorescerande mikropartiklar, samt reglerandet av RBC i kanalerna. Alla dessa kan redovisas om de allmänna riktlinjer som anges ovan följs. Det finns en grundläggande checklista att tänka på för bra mätningar använder detta system. Först av allt, bestämma hur mycket efterlevnad i systemet eller föreslagna systemet. För att minimera överensstämmelse använda kortast slang möjligt och den minsta sprutan möjligt. Styva system har mindre efterlevnad, men kan leda till flaskhalsar. Trots den ringa omfattning av mätningarna, kommer gravitationen påverkar RBC. Att hålla sprutan, rör och kanal på samma höjd is ideal. Andra bestämma koncentrationerna av upphängningarna. Se till att det nog är fluorescerande spårämne partiklar i lösningen och inte en alltför hög koncentration av RBC. Att öka densiteten för spårämne partiklar av ett prov kommer inte att övervinna den inneboende opaciteten hos RBC: ema. Mängden spårämne partiklar påverkar korrelationen, men med alltför många röda blodkroppar blir vätskan ogenomskinlig och partiklarna spårämne svårt att image. Den övergripande hematokrit av provet måste hållas låg nog att mitt plan kanalen kan avbildas tydligt. Detta är en kompromiss mellan hematokrit och kanal storlek. Vid ett ökat djup, växer mängden RBC mellan linsen och mätplanet, även vid låg hematorcrit. För att avbilda högre hematorcrit prover eller större kanaler, kan den "spökceller"-metoden utnyttjas medan opaka inre av RBC är ersatt med klar vätska för en del av RBC (Goldsmith och Skalak, 1975). För det tredje, se till att microscope fokuserar på mitten planet av kanalen. Att veta den exakta höjden av kanalen är det lättare att hitta mittplanet. Tänk på partiklarnas storlek och storleken av kanalen, och beräkna djupet av korrelation (DOC) i systemet (Wereley et al., 1998). Den DOC hög grad kan påverka noggrannheten som krävs för att uppnå att hitta mitt plan. En skillnad på en mikron kan ogynnsamt påverka noggrannheten. När mängden av partiklar, är storleken av kanalen, och DOC hittats, måste skillnaden i tid mellan pulsade bilder (dT) som skall bestämmas. Se till att de 5 och 10 pixlar i rörelse av partiklar mellan fönstren. Rörelsen av partiklarna måste passa in i korrelation fönster som beskrivs i avsnitt 3.9. Slutligen, besluta om metoder för förbehandling, bearbetning eller efterbearbetning av vektordata. Många metoder finns tillgängliga i litteraturen, men vissa är mer framgångsrika än andra när de tillämpas på blod. Metoden för "image överlappning" är advserad för blodflöden (Pitts et al., 2012b).
En annan faktor att tänka på är den "cell-free" skikt, som är väl dokumenterad i microhemodynamics. Detta är bristen på RBCs vid väggen för kanalen eller kärlet. Genom att följa de fluorescerande spårämne partiklar, är att användaren följer faktiskt förflyttning av plasmat. Vid centrum av kanalen eller kärlet, är hastigheten vid ett maximum och båda kommer att röra sig med samma hastighet. På väggen, kommer plasma har fortfarande rörelse medan det kommer att finnas få eller inga RBC närvarande. På skalan presenteras här med 10x förstoring, är det cellfria lagret inte mätbar men vid högre förstoringar det måste redovisas. Hög hastighet video skulle möjliggöra en mätning av tjockleken hos den cellfria skikt.
Slutsatser
μPIV har använts för hemorheology och biomedicinska studier sedan kort efter dess utveckling. När den appliceras på blodflöden på skalanav mikrocirkulationen, måste de komplexa egenskaperna av blodet redovisas. Ett protokoll för μPIV mätning av blodflöden i microchannels presenterades här tillsammans med tips för att hantera den komplexa naturen av blod. Flera imaging alternativ beskrevs, däribland pulsade bilder, bilder med hög hastighet och en 3D-alternativ samt databehandling information. Vid användning μPIV för blod microflow forskning, kan effekten av läkemedel, sjukdomar och terapeutiska behandlingar på formen av hastighetsprofilen analyseras. Dessa mätningar är användbara till modern medicin och teknik eftersom upptaget av näringsämnen och mediciner är skjuvning beroende.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Författarna vill tacka NSERC (naturvetenskap och teknik Council of Canada) för finansiering, Catherine Pagiatikis för hennes hjälp i första körningar, Sura Abu-Mallouh och Frederick Fahim för att testa protokollet, Richard Prevost av LaVision, Inc för teknisk support, och Guy Cloutier vid universitetet i Montréal för lånet av Dalsa höghastighetskamera.
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. Micro-resolution particle image velocimetry. Micro- and Nanofabricated Structures and Devices for Biomedical Environmental Applications. 3258, 122-133 (1998).
- 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. Microcirculation and hemorheology. Annual Review of Fluid Mechancis. 37, 43-69 (2005).
- Xia, Y. N., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Angewandte Chemie International Edition England. 37, 551-577 (1998).
- Whitesides, G. M., Stroock, A. D. Flexible methods for microfluidics. Physics Today. , 42-48 (2001).
- 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. Hemodynamics. Annual Review of Fluid Mechanics. 7, 213-247 (1975).
