0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电压放大器在微电极的微流控芯片研究中的应用

Aigtek安泰电子 2024-07-10 18:25 次阅读

实验名称:电压放大器在微电极的微流控芯片研究中的应用

研究方向:微流控生物芯片

测试目的:

微电极对于微流控芯片具有重要的作用,它不但可以将外部电信号传导入芯片内部,以实现电泳、介电电泳、电穿孔和电融合等功能;还能作为传感器,将芯片内部环境参数转化为电信号,并传到芯片外,实现对芯片内pH值、压力、浓度、温度、阻抗值等参数的检测。按照厚度不同,常将微电极分为纳米级别的二维(2D)电极和微米级别的三维(3D)电极,其中3D电极具有空间电场均匀性好,有效电极表面积大、能承受电流强度大、鲁棒性好等优点。按照材质不同,可将微电极分为ITO电极、金属电极、碳系电极和复合电极等,其中复合电极具有对设备依赖性小、操作简便、造价低廉等特点。3D复合微电极结合了3D电极和复合电极的优点,在微流控芯片的大规模生产和产业化应用等方面具有很大的发展潜力。

测试设备:ATA-2042高压放大器、函数信号发生器、电导率仪、多通道注射泵、笔记本电脑、科研级摄像头、倒置荧光显微镜等。

实验过程:

用于介电电泳分离聚苯乙烯微球的实验平台

图:用于介电电泳分离聚苯乙烯微球的实验平台

实验需要先进行三个系统的搭建:进样系统、观察系统和激励信号系统。进样系统由双通道可调节流速的注射泵和两支1mL一次性注射器组成。观察系统采用全程电子监控摄像,将微流控芯片放置在显微镜的载物台,先采用粗准焦螺旋找到微通道的位置,再采用细准焦螺旋调清视野。激励信号系统使用函数信号发生器作为信号源,在信号输出后增加了一级电压放大器,用于提升系统的功率和带负载能力。因为信号经过放大器之后可能会产生改变,需要对最终输出的信号使用示波器进行检测,看是否达到实验所需的幅值和频率。平口夹刚好与微流控芯片的微电极接口尺寸一致,将带导线的平口夹与电极接口紧密连接,信号从电压放大器输出之后通过平口夹所连导线输入三维复合微电极,形成闭合回路。

①准备样品

使用非生物样本的单分散聚苯乙烯微球作为分选对象,所选三种聚苯乙烯微球的大小分别为5、10和20μm。将三种不同大小的微球从冰箱中取出,分别使用移液枪汲取5μL、10μL和20μL,滴入离心管中,再往离心管中加入2mL无水乙醇,起分散作用。最后往离心管中加入5mL浓度为1mmol/L的PBS缓冲液(10%浓度),为了防止聚苯乙烯微球之间、微球与微通道之间、微球与三维微电极之间相互团聚,还加入0.1%体积浓度的吐温20作为表面活性剂。此时三种聚苯乙烯微球的浓度大致相当,均为104~105颗/mL,液体的电导率为0.17S/m。

②装载样品

将进样系统的1号注射器装满10%浓度的PBS缓冲液,2号注射器装满三种微球的混合溶液,分别安装在进样器中,设置好进样速度,其中1号注射器的进样速度为3μL/min,2号注射器的进样速度为1μL/min。

③芯片预处理

在实验开始前,需要检查芯片是否漏液,润湿通道并排出芯片内的气泡,以防止气泡影响聚苯乙烯微球的运动轨迹,同时避免分离过程中气泡可能带来电极电解问题。将芯片放在显微镜下,inlet1和inlet2分别连接上1、2号注射器,先启动1号注射器,往芯片内注射10%浓度的PBS缓冲液,测试芯片是否有漏液,观察气泡是否全部排出。

④开始实验

气泡完全排出后,启动2号注射泵,往芯片内注射三种微球的混合液体。同时,打开激励信号系统的所有仪器开关,通过调整1、2号注射器的进样速度、比值以及激励信号的电压幅值对分离过程进行控制,并使用观察系统记录分离的过程。

实验结果:

由Ag-PDMS复合微电极产生的负向介电电泳力的仿真结果

图:由Ag-PDMS复合微电极产生的负向介电电泳力的仿真结果,红色线条代表电场的等值线,蓝色箭头代表该点FDEP的方向。

聚苯乙烯微球在1mM的PBS缓冲液中,由于PBS的电导率较高,因此在1-10MHz频率范围内,缓冲液的极化程度一直大于微球的极化程度,Re[K(ω)]的值始终为负,微球受到负向介电电泳力的作用而向远离电极的方向运动。使用Comsol对Ag-PDMS三维微电极产生的负向介电电泳力进行仿真,其结果如上图所示。红色线条代表由3D电极所产生的电场的等值线,结果显示,越靠近电极,所受FDEP越大,电场线也越密集,聚苯乙烯微球将从电场线密集的区域向电场线稀疏的区域运动。

10μm聚苯乙烯微球在0.1mMPBS溶液中的介电响应

图:10μm聚苯乙烯微球在0.1mMPBS溶液中的介电响应,受到负介电电泳力的作用,微球被推离电极,施加峰峰值为20V,频率为1MHz的正弦信号作为激励源,持续时间60秒。

为了验证聚苯乙烯微球的介电电泳响应,本研究制作了一对3D复合微电极,并将其放置于一个凹槽中,将配制的含有10μm聚苯乙烯微球和PBS的混合液加入凹槽,在未加任何电场时,微球比较均匀地分布在电极附近以及凹槽中,当在3D复合微电极上施加峰峰值Vpp为20V的正弦信号,并改变信号的频率(从1到10MHz不断增加),发现聚苯乙烯微球均会发生移动,移动方向为远离电极方向。上图为施加峰峰值Vpp=20V,频率为1MHz的正弦信号,并持续60s后,聚苯乙烯微球在悬浮溶液中排布情况。实验结果表明在(1-10MHz)频率范围内,聚苯乙烯微球的极化程度均小于0.1mMPBS缓冲液的极化程度,受到负向介电电泳力的作用而发生远离电极的运动。

安泰ATA-2042电压放大器:

ATA-2042电压放大器指标参数

图:ATA-2042电压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源前置微小信号放大器高精度电压源高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。公司致力于功率放大器、功率信号源、计量校准源等产品为核心的相关行业测试解决方案的研究,为用户提供具有竞争力的测试方案,Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电压放大器
    +关注

    关注

    2

    文章

    290

    浏览量

    21509
  • 微电极
    +关注

    关注

    0

    文章

    13

    浏览量

    7317
  • 微流控
    +关注

    关注

    16

    文章

    550

    浏览量

    19028
收藏 人收藏

    相关推荐

    Aigtek:电压放大器如何选择

    电压放大器 是电子电路中常见的一种放大器,用于放大输入电压信号,使其输出电压信号的幅度比输入信号大。
    的头像 发表于 02-12 14:16 89次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>如何选择

    Aigtek:电压放大器的应用有哪些

    的应用。 流体控制和操纵 控系统的流
    的头像 发表于 01-17 11:11 158次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b><b class='flag-5'>在</b><b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>流</b>控<b class='flag-5'>中</b>的应用有哪些

    电压放大器的设计过程及原理是什么

    电压放大器是一种常见的电子设备,用于将输入电压信号进行放大,以便输出更大的电压信号。设计电压放大器涉及到多种电路元件和工程原理,下面将详细介
    的头像 发表于 01-14 11:03 191次阅读
    <b class='flag-5'>电压放大器</b>的设计过程及原理是什么

    电压放大器为什么能放大功率

    电压放大器是电子系统至关重要的组件,其作用是将输入信号的功率增大到所需的水平,以驱动负载并实现信号放大。为了理解电压放大器是如何实现功率放大
    的头像 发表于 01-10 11:28 222次阅读
    <b class='flag-5'>电压放大器</b>为什么能<b class='flag-5'>放大</b>功率

    Aigtek:电压放大器选型技巧介绍

    电压放大器 作为电子电路的重要组成部分,承担着信号放大、增强和处理的功能。实际的应用,选型合适的
    的头像 发表于 01-08 10:42 170次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>选型技巧介绍

    Aigtek:电压放大器的实验技巧与使用方法介绍

    电压放大器 是电子实验中常用的器件,用于放大电压信号。以下是一份关于电压放大器实验技巧与使用方法的详细介绍: 1.器件准备与检查 进行
    的头像 发表于 12-27 11:35 213次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>的实验技巧与使用方法介绍

    Aigtek:电压放大器超声行业的应用研究

    电压放大器超声行业起到了重要的作用,它广泛应用于医疗、工业和科学等领域。下面安泰电子官网将介绍电压放大器超声行业
    的头像 发表于 12-20 10:57 248次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b><b class='flag-5'>在</b>超声行业<b class='flag-5'>中</b>的应用<b class='flag-5'>研究</b>

    Aigtek:电压放大器应用原理介绍

    信号,使其输出电压信号具有更大的幅度。通常,电压放大器采用晶体管、运放(运算放大器)等元件来实现。这些元件可以提供高输入阻抗、低输出阻抗和稳定的放大倍数。 2.
    的头像 发表于 12-12 10:48 279次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>应用原理介绍

    Aigtek:电压放大器的选型方案有哪些

    电压放大器 是一种常见的电子器件,用于放大电压信号。电子设备和电路设计,选择适合的电压放大器
    的头像 发表于 11-26 16:12 259次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>的选型方案有哪些

    安泰电压放大器设计方法是什么样的

    电压放大器是电子领域中常用的设备,用于将低电压信号放大成高电压信号。电压放大器信号处理、通信系
    的头像 发表于 09-19 11:24 354次阅读
    安泰<b class='flag-5'>电压放大器</b>设计方法是什么样的

    安泰电压放大器对参数的要求有哪些

    电压放大器 是电子电路中常见的一种基本电路,用于将输入信号的电压放大至更大的幅值输出。设计和应用电压放大器时,需要考虑一系列参数来确保
    的头像 发表于 09-12 15:03 351次阅读
    安泰<b class='flag-5'>电压放大器</b>对参数的要求有哪些

    Aigtek:电压放大器的设计思路是什么

    电压放大器是电子电路中常见的一种电路,其主要功能是将输入电压放大到更高的幅度,以便用于各种应用,如音频放大、信号处理和通信系统。设计
    的头像 发表于 04-25 10:57 591次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>电压放大器</b>的设计思路是什么

    电压放大器合成射流高效掺混机理研究的应用

    和流速的合成射流,通过PIV实验研究场(附图4b)。   Aigtek安泰电子安泰功率放大器本次实验中发挥的作用:放大正弦
    发表于 03-08 17:47

    安泰电压放大器优点有哪些

    电压放大器是电子设备中常见的一种放大器,其主要功能是增加输入电压信号的幅度。电压放大器具有许多优点,使其各种应用
    的头像 发表于 03-06 17:02 436次阅读
    安泰<b class='flag-5'>电压放大器</b>优点有哪些

    安泰电压放大器怎么用

    电压放大器是一种常见的电子设备,用于放大电压信号。它是许多电子系统的关键组件之一,可以增加电压信号的幅度,以便于后续的处理和驱动其他设备。
    的头像 发表于 02-29 15:20 501次阅读
    安泰<b class='flag-5'>电压放大器</b>怎么用