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1、电渗流速度检测研究李辉,等电渗流速度检测研究ResearchontheElectroosmoticFlowVelocityDetection李辉林立邱雄迩(邵阳学院电气工程系,湖南邵阳422000)摘要:针对微通道的结构特性、微流体的输运特性和电渗流的驱动特点,设计了一种基于微通道内电渗流速度的检测系统,并通过改变液体浓度及外加电压强度,分别实现对电渗流速度的测定。检测系统设计基于电流法监测原理,采用前置放大电路、滤波电路,同时利用MSP430MCU高速采样技术实现前端的数据采集,通过串口通信技术,并结合虚拟
2、仪器及LabVIEW技术开发上位机程序,实现后端的电压数据处理、电渗流流速检测及波形的实时显示。试验及结果分析表明,该检测系统能够较好地满足电渗流平均速度检测的需要。关键词:电渗流电流监测法MSP430虚拟仪器检测系统中图分类号:TM932文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201504021Abstract:Inaccordancewiththestructuralcharacteristicsofmicrochannel,thetransportcharact
3、eristicsofmicrofluid,andthedrivingfeaturesofelectroosmoticflow(EOF);thedetectionsystembasedonthevelocityofelectroosmoticflowinmicrochannelhasbeendesigned,andthroughchangingconcentrationofliquidandintensityofexternalvoltage,themeasurementofvelocityofEOFisimp
4、lementedrespectively.Thedesignofdetectionsystemisbasedonthemonitoringprincipleofcurrentmethod,byadoptingpre-amplificationcircuit,filteringcircuit,andMSP430MCUhighspeedsamplingtechnologysimultaneouslytoimplementfront-enddataacquisition.Throughserialportcommu
5、nicationtechnology,andcombiningvirtualinstrumentandLabVIEWtechnology,todevelophighcomputerprogramforimplementingback-endvoltagedataprocessing,velocitydetectionofEOFandrealtimewaveformdisplay.Theanalysisonexperimentalresultsshowsthatthisdetectionsystemisable
6、wellsatisfyingtherequirementoftheaveragevelocitydetectionforEOF.Keywords:Electroosmoticflow(EOF)CurrentmonitoringmethodMSP430VirtualinstrumentDetectionsystem[2,4]doublelayer,EDL),并且通过在微通道两端施加高0引言[5-6]压直流电场(电场强度通常在50~5000V/cm之近年来,分析测试领域引入了国外的微型全分析间,电流一般在1mA以
7、下)加以驱动,继而形成电渗技术或“芯片实验室”技术。即在微芯片上完成取样、流(electroosmoticflow,EOF)运动。因而,电渗流的速[1]预处理、分离和检测等分析过程,使得基于微流控系度测定及流动方向的控制,是定量操控微流体、提高电统的精密检测与控制技术的研究与开发得到了飞速发渗流驱动工作效率及“芯片实验室”技术应用的关键[2]展,并朝着亚微米/纳米流控系统方向持续发展。性的基础步骤。微流控技术是基于微通道结构的特殊性,通过对本文介绍的是微通道内电渗流速度检测方法,并微量溶液在微观结构中的控制而
8、实现微流体的压力、通过改变外加电压强度及溶液浓度,分别完成对电渗流量和方向或多种试剂试样的混合等一系列功能控制流平均速度的测定。[2]操作,且是微流体系统原理分析和功能优化设计的1检测系统原理[]重要关键问题之一。在微流体众多的驱动与控制技术中,最为简单、可靠、常见的驱动方式即为电渗驱动与宏观流体驱动与控制相比,在直径约为100μm[3-4]方式,其实质就是利用微通道材料(如硅、玻璃或的微通道内,由
