實驗名稱：功率放大器在機器視覺輔助下超疏水表面無接(jie)觸液滴操控與(yu)熒光(guang)分析檢測中的應(ying)用

　　實驗內容：在(zai)本研究(jiu)中，我們開發了一種機(ji)器視覺(jue)輔(fu)助的聲(sheng)(sheng)波(bo)鑷子（MVAAT），用(yong)(yong)于(yu)在(zai)超(chao)(chao)疏(shu)水表(biao)面(mian)上(shang)實現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)和無接觸的液(ye)滴(di)(di)操(cao)控(kong)(kong)。該系統通(tong)過在(zai)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)換(huan)能器（UST）和超(chao)(chao)疏(shu)水表(biao)面(mian)之間產生(sheng)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)駐(zhu)波(bo)，誘導聲(sheng)(sheng)輻射力，從而在(zai)超(chao)(chao)疏(shu)水表(biao)面(mian)上(shang)實現(xian)無接觸的液(ye)滴(di)(di)操(cao)控(kong)(kong)。我們采用(yong)(yong)了基于(yu)工業(ye)相機(ji)的機(ji)器視覺(jue)系統，用(yong)(yong)于(yu)實時檢(jian)測(ce)和追(zhui)蹤液(ye)滴(di)(di)，為(wei)自(zi)動(dong)化(hua)液(ye)滴(di)(di)運輸(shu)和合并提供精(jing)確(que)的液(ye)滴(di)(di)位置信(xin)息。最后，我們將MVAAT應用(yong)(yong)于(yu)基于(yu)熒光的Cu2+檢(jian)測(ce)，展示了其在(zai)實際(ji)生(sheng)化(hua)分析中的潛力。

　　測試設備：ATA-1220D功率放大器(qi)、信號發(fa)生器(qi)、超(chao)聲換能器(qi)等。

　　圖(tu)1：實驗裝置圖(tu)

　　實驗過程：

圖2：實驗步驟

　　如圖1所示，我們使用配備10mm直徑超聲換能器的MVAAT進行了所有液滴操作實驗。該超聲換能器的中心頻率為40±1KHz，帶寬為1.2KHz，聲壓為105dB，發射角為80°±12°。超聲換能器被固定在笛卡爾機器人的Z軸上。它的正下方是超疏水基板。分辨率為2048x.1536像素、幀率為120fps的工業相機，搭配12mm定焦鏡頭位于透明超疏水基材的正下方，用于實時檢測和跟蹤超疏水基材上的液滴。為了激活UST，使用信號發生器生成發射電壓為5V的38kHz正弦波，隨后由功率放大器放大。微處理器控制笛卡爾機器人的動作以及超聲換能器的開關。MVAAT可用于自動操作液滴以檢測Cu2+在水中的濃度，展示了其實際生化應用的潛力。　　       實驗步(bu)驟如圖2所示，將(jiang)(jiang)超疏水底物虛擬分為液(ye)滴(di)(di)預(yu)處(chu)理區(qu)(qu)、檢測(ce)區(qu)(qu)和回(hui)(hui)收區(qu)(qu)。在液(ye)滴(di)(di)預(yu)處(chu)理區(qu)(qu)域內，MVAAT合并了(le)目標液(ye)滴(di)(di)，隨后將(jiang)(jiang)其運輸到(dao)基于熒(ying)光的Cu的檢測(ce)區(qu)(qu)域2+檢波。在檢測(ce)區(qu)(qu)域停留10s后，將(jiang)(jiang)液(ye)滴(di)(di)運送到(dao)回(hui)(hui)收區(qu)(qu)進(jin)行(xing)處(chu)理。

　　實驗結果：

圖3：實驗演示效果

　　實(shi)際演示效(xiao)果如(ru)如(ru)圖3所示，最初，使(shi)用MVAAT自動混合(he)RBH和Cu實(shi)現(xian)兩個液滴（“Liquid0”和“Liquid1”）。隨后(hou)，將(jiang)得到(dao)(dao)的合(he)并液滴移動到(dao)(dao)檢測區通過(guo)熒光(guang)檢測器進(jin)行Cu2+濃(nong)度(du)分析。分析完后(hou)，合(he)并的液滴被移至回收區域(yu)進(jin)行處理。之后(hou)再(zai)重(zhong)復此過(guo)程，對“Liquid2”和“Liquid3”啟(qi)動后(hou)續檢測。

圖4：實驗檢測結果

　　檢測(ce)結果如圖4所示，在檢測(ce)區域(yu)沒有液(ye)滴(di)的情況下(xia)，熒光檢測(ce)器(qi)的ADC值保持在3。然而(er)，當第(di)一個合并(bing)的液(ye)滴(di)(10μMCu2+)到達時，ADC增加到130左右(you)，當液(ye)滴(di)移(yi)動到回收區域(yu)時，ADC又(you)回到了3。隨后第(di)二個合并(bing)液(ye)滴(di)(1mMCu2+)到達檢測(ce)區域(yu)導(dao)致ADC進一步增加至約340。整個實驗(yan)在大約一分鐘內(nei)完成。

　　功率(lv)放(fang)大器(qi)推薦：ATA-1200C寬帶放(fang)大器(qi)

　　圖：ATA-1200C寬帶放大器指標參數

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