微流体阻抗测试

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简介

　　电阻抗测量技术广泛应用于材料科学、生命科学、食品安全、疾病诊断等领域。基于电阻抗检测的流式细胞仪作为无标记、非侵入式技术而被广泛的应用于细胞的计数、分选、捕获、分离及鉴别等。随着电阻抗测量技术的快速发展，基于电阻抗测量的流式细胞仪正向着快速的、高通量的单细胞分析方向发展。目前，结合荧光激活细胞分选(fluorescent activated cell sorting，FACS)的荧光标记技术可以快速、准确的实现高通量的细胞分选。但是，FACS技术有两个主要缺点：一是需要使用标记和抗体对细胞进行修饰，这意味着有可能会改变研究对象;二是FACS设备非常昂贵且操作复杂。基于电阻抗检测的微流控技术由于无需对测量对象做标记，也不会侵入到其内部，从而不会对其造成任何破坏。此外，微流控电阻抗检测技术所用的样品量较小，而且基于电阻抗检测的设备易于操作和携带。所以，基于电阻抗检测的微流控技术为细胞检测提供了一个全新的分析方法。

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流体控制模块

　　Fluigent驱动泵有正压力泵和负压力泵两种;

　　范围：正压力泵的压力范围可从0到25、69、345 、800、1000、7000 mbar;负压力泵的范围可从0 到 -800 mbar;

　　稳定性：正压泵和负压泵的压强稳定性均小于0.1%(测量值)，压力传感器的分辨率为其量程的0.03%;

　　通道个数：多达16个通道的输出压力，允许同时进行对16个支路进行液体驱动;

　　软件：MAESFLOTM以及All-in-One软件，可对16个通道的输出压力进行单独设置。软件界面可同时显示输出压强的数值和曲线。可实现简单或复杂波形的压力驱动，通过SDK软件开发包，用户可方便的将MAESFLOTM软件集成到MATLAB、LabVIEW、Python、C/C++、JAVASCRIPT等软件中.

芯片模块

　　微流体芯片是微流控实验不可缺少的一个核心组件，而且也是实验创新的主要部分。对于特定的应用研究，需要采用特定材质及不同通道结构的微流体芯片。目前，电阻抗检测芯片最为常见的是PDMS-玻璃芯片、玻璃-玻璃芯片。采用光刻剥离和磁控溅射技术可将金属微电极加工在玻璃的表面。

　　PDMS电阻抗检测芯片

　　现有PDMS电极芯片的类型有：

　　•“十”字交叉型的微液滴检测芯片

　　“十”字交叉型微液滴检测芯片可用于常规微液滴的制备与检测，细胞或病毒包裹的微液滴制备与检测，无机纳米颗粒包裹的微液滴制备与检测等。

　　• 溶液混合的检测芯片

溶液混合的芯片主要用于研究两种不同溶液间的扩散程度，不同溶液发生化学反应的过程等。

　　• 介电谱测量的检测芯片

　　介电谱测量芯片可用于生物细胞(红细胞、酵母细胞、大肠杆菌、藻细胞等)悬浮液的测量，生物组织/生物大分子溶液的测量，表面活性剂胶束体系的测量以及反胶束与微乳液体系的测量等。

玻璃电阻抗检测芯片

　　由于玻璃具有良好的光学透过性，有利于光学显微镜观察玻璃芯片通道的形貌，因此，玻璃电阻抗检测芯片常被应用于细胞鉴别与计数、微生物种群鉴别、血液检测等方面。玻璃通道上部和底部的制作的两对对面电极的电阻抗芯片。

流量监控模块

　　Fluigent Flow-Rate Control Module(FRCM)流速反馈控制模块通过全局控制方式将微流体的流速长时间的维持在所设定的数值上，而驱动泵的输出压力则随储液池内的液面高度、外界的干扰等因素进行自动调节。因此在储液池与芯片之间连接Fluigent FLOW UNIT流量计可以实时监测流入到芯片通道内的液体流速，实现恒流控制，并且可以通过改变流速来控制产生微滴的大小以及频率。

　　与任何流体控制器相兼容的FLOW UNIT流量计可测量的液体流速从0到±5 mL/min。FLOW UNIT分为5种不同的型号，每个型号对应一个流速监测范围。可以根据自己的实验要求选择最适合的流量范围，从而达到最好块，所有的测量结果是通过软件显示出来，使系统测量的数据一目了然。在内置的水或异丙醇溶液测量的模式下，通过简单的校准就可以测量与硼硅酸盐玻璃相兼容的任何流体。此外，体积狭小的FLOW UNIT流量计易于安装和使用。

动态电阻抗检测模块

　　微流体动态电阻抗检测模块可以完成不同测量对象的动态阻抗测量。该模块主要由Zurich Instruments MFLI锁相放大器和跨阻差分放大器构成。

　　苏黎世锁相放大器同时解调一个频率或多个不同频率的差分电压信号，从而给出每一个频率信号的同相分量和正交分量或者幅值和相位值，同时抵制所有其他频率信号的干扰。所测量的电阻抗的变化可在本地电脑上的LabOne软件里的Plotter进行实时观察且测量的数据可直接保存在本地电脑，方便后续使用MATLAB、Python等软件进行分析处理。

其他辅助设备

　　为了观察微流控芯片通道内的粒子运动或液体的流动情况，需要光学显微镜。另一方面还需要不同规格尺寸的毛细导管和转接头以便将储液池、FLOW UNITS及微流控芯片等连接在一起。