高压放大器在介电泳芯片分离海拉细胞中的应用

时间：2023-03-22作者：西安安泰电子科技有限公司浏览：86

实验名称：介电泳芯片分离海拉细胞

研究方向：介电泳

测试设备：信号发生器、ATA-2021B高压放大器、示波器、显微镜、微流控芯片、泵。

实验过程：

图：实验框图

实验所用的海拉细胞浓度为每毫升3e6个,注入样品的流量为0.08ml/h、0.10ml/h、0.12mI/h.施加的激励电压仍然为11Vpp、13Vpp、15Vpp,频率是600KHz。实验依旧通过细胞分离效率来分析芯片能。此外，数据统计的方式也和上一小节一样。为了探究双级芯片相比于单级芯片在同等条件下分离效率的提升，实验也对双级芯片的**级进行了数据采集，统计方式与*二级一样，并且利用高速显微相机分别对**级和*的出口处的实验现象进行了拍摄，如下图所示。

图：双级结构nDEP现象图

实验结果：

如上图所示，该现象图是在注入样品流量为0.08ml/h条件下拍摄的。(a)是**级出口上游部分，在施加激励以后大部分细胞受到较化作用被排斥到下层两侧，但由于细胞密度较大以及流速较快，斯托克斯力起了主导作用，因此仍有很多细胞在流道中间部分继续移动。(b)为**级出口处，可以看到大部分细胞在负介电泳力的作用下从两侧出口排出，但依然有很多细胞在斯托克斯拽力引导下从中间出口逃逸出去，进入到了*二级。(c)是*二级上游的分离情况，经过**级的分离，细胞浓度显著下降同时流速也降为原来的三分之一，因为在注入样品流量不变的情况下，经过**级出口后，体积流量减少为原来的三分之一。流速的减小，使得流体给细胞的的斯托克斯拽力大大减小，负介电泳力起到了主导作用，绝大部分细胞迅速的被排斥到下层侧壁，如图中(c)所示。图(d)是*出口处的现象图，可以看到几乎大部分细胞贴壁从下层两侧出口排出，同时分别对**级出口和*出口处的分离效率进行了统计，如下面两张图所示。

图：**级出口分离效率

由上图中可知，与单级芯片相比，随着电压的增加和下降，细胞的富集效率也会上升。在外加电压的不变的情况下，随着的增加分离效率也随之下降，在15Vpp，流量为0.08ml/h时，分离效率为82.2%，当流量提升到0.12m/h后，分离效率为74.9%，电压降到11Vpp时，分离效率为69.6%。由此可以看到，仅仅通过**级的分离很难达到理想的分离效果，接下来又统计了*二级的富集效率。下图表明，在0.08ml/h流量下，*二级的分离效率达到了93.7%，在0.1ml/h流量下，效率依然可以达到91.7%，由此可以看到相比于单级来说，在流速提高2.5倍基础上，分离效率依然可以保持在以上，与此同时，双级芯片实验中的细胞浓度也提高了5倍。因此，该芯片的级联设计是可以提高芯片本身的工作性能的。

图：*出口分离效率

安泰ATA-2021B高压放大器：

图：ATA-2021B高压放大器指标参数

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