Zurich Instruments 锁相放大器
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Zurich Instruments 锁相放大器

苏黎世(ZI)锁相放大器HF2LI用于微流控细胞或细菌的动态检测

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。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。

微流控细胞计数测量原理

下图是微流控细胞计数的连接示意图,示意图中用到的信号测量仪器是Zurich Instruments MFLI锁相放大器和跨阻差分放大器HF2TA。当然,也可以使用HF2LI锁相放大器和HF2TA电流放大器来测量细胞通过电极区域时的微弱电流信号。


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下面将以MFLI锁相放大器为例来阐述微流控细胞计数检测的工作原理。以两对共面电极的微流控电阻抗芯片为例介绍动态电阻抗检测的过程,芯片结构示意图如下图所示。在微流体芯片通道内加工两对金属微电极,一对微电极作为测量电极,用于测量介质溶液中单个粒子经过时的电流变化,而另一对电极作为参考电极,仅用于测量介质溶液的电流。当MFLI锁相放大器对两对电极同时施加一定幅值且具有一个频率或多个不同频率的交流信号时,微流体芯片通道内两对电极之间会产生电场。当粒子经过电极对之间的间隙时,电场会受到扰动而产生电流的变化,电流变化的幅度取决于粒子的尺寸、形状和介电性质。变化的电流经跨阻差分放大器进行放大并转换为差分电压信号。MFLI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。


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带有金属电极的玻璃芯片


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LabOne软件中Plotter工具显示细胞、细菌、液滴等通过电极区域时的差分测量信号谱


如下展示了利用HF2LI锁相放大器和HF2TA电流放大器来检测玻璃电极芯片中的细胞或细菌或PS粒子。


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               HF2LI双通道锁相放大器                                              HF2TA电流放大器


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细菌在玻璃电极芯片通道内的实时检测






1微米、2微米和3微米混合粒子在电极PDMS芯片通道内的实时检测




对于微流控电阻抗检测应用于细胞、细菌、液滴等的测量,可以点击如下三个应用的链接进行查看。

HF2IS阻抗谱仪用于微流控实时动态电阻抗的血细胞检测

MFLI锁相放大器用于微流控电阻抗微液滴芯片的检测

微流控电阻抗检测系统的通用配置方案

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