ATA-1372A寬帶放大器在超聲驅動噴嘴微液滴制備系統中的應用
基于(yu)微(wei)滴的(de)(de)微(wei)流控技(ji)術(shu)(shu)已(yi)(yi)成(cheng)為(wei)一(yi)種用途廣泛(fan)的(de)(de)工具，在生物(wu)(wu)化學(xue)(xue)分析與(yu)合成(cheng)等(deng)諸多領域有著(zhu)廣泛(fan)應用，而微(wei)滴的(de)(de)產生和操控是這(zhe)些應用的(de)(de)基礎。基于(yu)聲學(xue)(xue)的(de)(de)微(wei)滴操控技(ji)術(shu)(shu)已(yi)(yi)展現出(chu)良好的(de)(de)生物(wu)(wu)相容性和大范(fan)圍可調節性的(de)(de)優勢。
近(jin)期，來自上海(hai)交通(tong)大學機械與動(dong)力(li)工程學院的研究團隊，就針(zhen)對上述(shu)方向(xiang)進行了液滴微流控相關研究，該研(yan)究成果(guo)發表在物(wu)(wu)理與天體物(wu)(wu)理領域國際期(qi)刊《PHYSICAL REVIEW APPLIED》中，今天Aigtek就給大家深入分享一下。
ATA-1372A寬帶放大器在超聲驅(qu)動噴嘴微液滴(di)制備(bei)系(xi)統(tong)中的應用
液滴微流(liu)控
ATA-1372A寬帶放大器(qi)、高速相機，信號發(fa)生器(qi)，示波器(qi)、上(shang)位機等(deng)
本實(shi)驗(yan)設(she)計(ji)了(le)一種集成(cheng)了(le)微液滴高通量(liang)制備(bei)和定(ding)向分配功能(neng)的超聲驅(qu)動噴(pen)嘴系統，仿真和實(shi)驗分析了(le)該系統的工(gong)作(zuo)機(ji)理，為高集成(cheng)度、高可控性的微液滴操控系統設(she)計(ji)提供了(le)新思路。
該(gai)超聲(sheng)(sheng)驅(qu)(qu)動(dong)噴(pen)嘴(zui)系統主要由(you)毛細(xi)管噴(pen)嘴(zui)、PZT換(huan)(huan)能器、寬(kuan)帶放大器、信(xin)號(hao)源組成。當PZT換(huan)(huan)能器被施加交流(liu)電信(xin)號(hao)時，換(huan)(huan)能器產(chan)生(sheng)聲(sheng)(sheng)波(bo)，聲(sheng)(sheng)波(bo)通過毛細(xi)管傳遞到噴(pen)嘴(zui)尖端(duan)，噴(pen)嘴(zui)中的液體(ti)被泵(beng)出(chu)。調(diao)制后的脈沖聲(sheng)(sheng)波(bo)傳遞到液相時，會產(chan)生(sheng)間(jian)斷聲(sheng)(sheng)流(liu)，此(ci)時，控制聲(sheng)(sheng)波(bo)的驅(qu)(qu)動(dong)時間(jian)可以調(diao)控噴(pen)嘴(zui)流(liu)出(chu)的水量，即形(xing)成的液滴(di)的大小(xiao)。
同(tong)時，當輸入頻率改(gai)變時，噴嘴(zui)以不同(tong)的(de)(de)模態振動，從而產生(sheng)不同(tong)方向(xiang)的(de)(de)聲流形式(shi)。利用不同(tong)方向(xiang)的(de)(de)聲流對液滴施加不同(tong)方向(xiang)牽(qian)引(yin)(yin)力，將它們引(yin)(yin)導到相應(ying)的(de)(de)位置.
除(chu)了超聲(sheng)驅動時間外(wai)，液(ye)(ye)(ye)滴(di)的(de)尺(chi)寸也可(ke)能由(you)驅動振幅(fu)決(jue)定。因此(ci)，通(tong)過(guo)控(kong)制驅動時間和振幅(fu)來綜(zong)合調控(kong)液(ye)(ye)(ye)滴(di)的(de)尺(chi)寸，實現(xian)了寬范(fan)圍，高(gao)通(tong)量的(de)液(ye)(ye)(ye)滴(di)制備(bei)系統。除(chu)了產(chan)生(sheng)液(ye)(ye)(ye)滴(di)外(wai)，還可(ke)以利用可(ke)控(kong)的(de)聲(sheng)流將液(ye)(ye)(ye)滴(di)引導到不同的(de)位置。
通過(guo)(guo)改變輸入聲波頻率，可以(yi)(yi)使液滴的運動方向由左向右改變。在不(bu)同的頻率下，噴(pen)嘴的振動模(mo)式不(bu)同，從(cong)而產生相(xiang)應的流(liu)體狀(zhuang)態(tai)。基(ji)于這一機制，我們可以(yi)(yi)通過(guo)(guo)調節聲波頻率來控制液滴分配至(zhi)不(bu)同的腔室。
實驗中用到的ATA-1372A寬帶放大器的參數指標：
