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温度传感器
系统
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温度传感器终检系统设计,温度传感器,系统,设计
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一个高度敏感,高度可再生的激光荧光检测系统1.介绍 最近,生化分析的表现吸引了使用小的芯片人士的相当关注,因为它的许多优势于传统的系统。最吸引人的特征是它的微芯片体积小。它的使用保证分离反应快速、高效和降低了相当数量的样品和试剂要求进行分析。由于这个优秀的特征,这种芯片也吸引了越来越多的环境监测、生命科学和医疗保健等领域的重视水平,因为大批样品用于分析在这些领域里是非常小的。然而,这些微晶片非常小的尺寸,同时要求非常高的检测灵敏度。在不同种类的检测方案用于测量激光荧光微流控设备的方法被认为是最敏感的方法之一。目前,有各种各样的生活系统可用,包括一个单分子生活显微镜敏感的液体。然而,很难快速发展,小和廉价的生活没有减少系统的检测灵敏度。 为切实实施,特别是在分析技术,如免疫检测法在医学实验室,测试芯片是需要一个一次性芯片。可以有两种类型的生活系统,由一个微芯片装置和一个完整的荧光检测系统。后者有技术上的优势,比如系统简易一次性通过自动化测试带和实施,以保证减轻实验室设备的分析。然而,在“separation-type的系统,很难保持之间的相对位置相同的检测系统芯片和测量的结果与不同的芯片,这导致实际实验误差。用常规的方法是高精度扫描。为了调整芯片和探测器之间的相对位置得体。这个要求导致必须使用很贵,又大又重的设备。这种情况也很难把这个系统在实际中应用。因此有必要开发一个廉价、紧凑的系统,有一个简单的机制和高灵敏度和高的重现性。为了实现这一目的,我们开发了一个相对廉价而紧凑的生活系统,具有灵敏度高、重现性高。我们的系统利用商用货车与一个高数字化光学镜头1 -aperture测量探针。此外,镜头致动器的使用,这是振动在水平和垂直两个方向沿轴向推光致动器在合适的频率在两个方向上使用了一个简单的方法。例如,如果我们运用系统测量微流体装置,光束的焦斑将在水平和垂直两个方向,然后扫描整个二维截面通道的设备在高速度。作为结果,你可以看到,测量可以获得高灵敏度和重现性高,没有微调的样品间的地位,微处理器和检测的头。所以,我们的微型分析系统具有较高的性能和成本和空间都是有效的。2系统描述2.1流试验装置在这一节中,我们描述了微流控装置,用来评估我们的系统的性能。大多数微流控设备的制造,在玻璃或硅。然而,许多当前的研究是基于聚合物微流控装置正把注意力集中在vdimethyl silox。由于其成本低,易于处理。此外,几项研究已经报道了PDMS-based微流控装置,是在光学透明PDMS波长范围从235跑到附近的范围,因此红外光学检测在整个可见区域是可能的。这也是相当低的PDMS比起其他聚合物。我们制造一个测试装置,包括使用PDMS微通道。图1显示一个方案设计的测试装置。芯片由地面板和盖板(30602.0毫米,)和五种要素的流动通道十访问端口相连在一起的渠道弹性矽管(1.6毫米外径:内径:300 / xm),它是用来介绍/去除样品测量、缓冲区和废物。这两个基质是由热相互联接空气等离子体。首先,主人为微流控装置的开发利用标准光刻和湿化学腐蚀方法:(1)渠道设计是由用土坯插画家10.0.3然后打印出来到一个透明膜用作面膜。一层薄薄的积极P-RZ300光刻胶是自旋涂的表面一个空白的面具板暴露在一个具有长度灯光大约2分钟通过透明玻璃幻灯片相一致。(2)为了获得一个20 / xm厚结构微通道,光刻胶被允许在一个开发者开发解决方案(PMER P-1S东京Ohka Kogyo);另一个2分钟。模板与渠道设计作了进一步的85 C / f的烤箱烘焙15分钟在热板加强的粘着力和当时的逐渐冷却到室温1 - 2小时。在这个过程中,所有的光阻除了抵抗被定义在该地区的渠道。(3)以确保顺利脱模,玻璃滑被放进一个(w / v(IV)铈磷酸氢二铵溶液去除铬层暴露。在HNO冲洗后2米大师:的高度与渠道获得了大约20个ftm蚀刻玻璃的1米/我NH4F 25分钟高频解25度。 (3)(Sylgard PDMS溶液的制备以及东丽道康宁:有限公司、日本东京,倒到主人)与一个框架举办的解决方案。(5)这是治愈入预热65 C / f烤箱中1小时,其次是第二次治疗1足总入预热100 C / f。(6)PDMS固化芯片剥:阿玻璃主人、检修口直径1.6磁共振冲压进薄片使用金属管道。(7)芯片的PDMS不可逆转的粘结在1.2毫米厚的玻璃盘子,它把两个表面与氧气等离子体才把他们带进接触9。硅管然后被插入2.2光学检测系统现在我们解释光学检测部分进行了详细的介绍。我们的生活中用的描述系统如图3。对荧光激发光源是一个CW型铷雅铬激光与第二口吃者自助组织的波长、箱梁直径1.2毫米,一个输出功率的9.75 mW及保证1%的电力稳定。peak-to-peak带宽的噪音从德50兆赫不超过0.1%。通过激励梁25%的中性密度(第二滤波(输出功率为2.43 mW)和机械由微型电磁活塞与切碎5毫米中风(PI,开公司,东京,日本),必要的,可以避免荧光物弧的样品。最大的斩波频率的活塞是60赫兹。光束通过分光镜和波长盘。然后从两色镜子反射之前被传送到目标透镜光学货车与一个数值孔径为0.45(外向钠)和焦距/ 3.17毫米。梁是那么集中到一个小的区域并投射样品。梁权力的价值目标,通过“房颤的镜头是1.87 mW及现场.mi大小是0.97。一个样品持有人,它作为一种定位试验装置的向导,是摆在上面在目标透镜的光学检测部分。步进电机安装在一边的持有者和测试装置,设置在持有者,定位和精密40项.im在水平(X)的方向和20项在肠垂直(Z)方向英吉利海峡。对于多通道的测量,梁的运动之间的通道测试设备和客观drive-free镜头的位置是大约1.51毫米。被吸收的光聚焦和发射荧光光再次在长波长(样品= 2)根据斯托克斯转变。这是一辆荧光收集目标透镜和一个钠为0.60(迁入)。光锥可以收集这个目标透镜是10.0%的总固体角度下,4 tt假设发射光子辐射的四面八方。两色的镜子反射光波长为550以下和传输光的波长,上面这只传送荧光光谱。定位引导图3。我们的生活中用的描述系统与光学皮卡(左)。生活的外部视图系统和一个测试装置设置在样品持有人(右)。其次,光是过滤后再举一个过滤器,即发射带通滤波器,玻璃只发射波长的荧光和检测的光电倍增管(PMT使用R6355;Hamamat.su光子K.K.、日本),家庭。在输出路径,自制conic-type光学挡板的孔径与一个2毫米4毫米为了减少装配的反射和散射导致检测的流浪光在并联机床。当前所产生的光敏表面然后并联放大大约106次乘数管内部一个电压700 V,然后输入放大器电路。该电流转换成电压信号,又要放大大约有10次放大电路。因此,价值的电压信号量成正比的荧光发射抽样绑定到流-通道。最大的输出电压信号范围局限于1.25 V的在放大器终止登记,然后一个广告转换器采样与16位分辨率在采样率为1.25赫兹。然后通过信号是一个低通滤波器在采样时间窗口,开出约250 ms在每个测量的基础上请跟随焊枪同步控制斩波频率硒。然后分析了输出数据是由一个数据处理单元。另一方面,光线的反射边界是聚集在皮卡车镜和反射的镜子是两色分光镜和部分。光束通过柱透镜和两个焦点points-one前面和后面许多探测器探测到four-quadrant则是一个二极管。检测信号用于设置扫描范围的目标透镜致动器的基础上,结合边界的通道。我们的生活的关键特征系统是光学传感器时,即客观的镜头被安装在音圈电机(VCM)。这是用来反复氯乙烯驱动物镜处沿垂直方向和水平方向的渠道在扫描过程中,在这个系统中,我们采用了dual-axis目标透镜(Funai电子公司执行。有限公司。日本的大阪),如图4.所示,其中有一个数值孔径(南)0.45/0.60 / 3.17的焦距mm.震源深度h的一项0.74xm和焦斑直径0.97 / cp,因为上述宋惠乔激光与X 532海里。自从钠是可以选择的根据光束半径,我们使用了钠对梁投影值为0.45到样品和钠值为0.60的荧光团有效。对冷凝利用控制信号和电压幅值1 V、执行机构可以振动频率的640赫兹以扫描范围的10 / xm的重点发展方向和在140赫兹的频率以扫描范围的150 / xm在轨道方向。作为目标透镜可以在高频振动,我们的系统具有如下优点在常规的生活体系。(1)高通量测量可以达到很高的速度扫描在目标透镜的焦点和跟踪的方向。(2)一个小样本的分布可以用高灵敏度高,因为目标透镜钠和一小束斑大小。也有可能,有效地提高了测量重现样本数据进行平均。(3)一个适当的程序可以弥补振动差异之间的缝隙对不同芯片和探测器测量并能减少努力参与微调为每个测量。上述特征暗示我们的系统可适用于检测,特别是在小卷过程,如微流控芯片毛细管电泳与交流在microreaetors基础。应该指出的是,我们已经适应的epi -类型的照明系统,在并联机床位于侧面的入射光垂直放置之上,以避免退化的设备检测信号完整性因串扰而导致邻近频道之间,在测量在多通道的设备。我们估计端到端的效率的荧光检测由考虑光路的损失:收藏荧光(10%)x光透镜皮卡率(88%)x两色镜子(95%)x发射滤波(90%)= 7.5%。这个结果相比一个商业生活系统或生活显微镜的iHumiliation epi -类型的,通常用钠为0.2 - -0.5(= 2.5 - -6.0%)。在这个系统中,我们也可以采取一种发光二极管(LED)作为光源透镜准直器和激励设置过滤器在两色的光通过镜子。使用一个LED的优点是系统的大小及其价格变得非常紧凑减少较多。然而,的敏感性也可能降低系统相比,这样的情形,一个激光作为光源。2.3方法论证我们现在说明操作的执行机构和目标透镜实验中所用的测量方法。开环的动态响应特性的目标透镜光学拾驱动器:(一)传输特性的重点发展方向的传输特性和(b)为轨道方向。作为准备,首先讨论了执行测量对象的扫描范围应将镜头检测驱动器之间的界线要解决渠道和玻璃钢板或PDMS盖板。重点发展方向的边界之间的空白溶液和玻璃地面板或空白溶液和PDMS盖板可由S-curve astigmatieally检测误差信号的关注。轨道方向的边界之间的空白溶液和PDMS盖板可以确定监测信号的强度沿边界反射的玻璃地面板和PDMS盖板。因此,由执行该操作,你可以把扫描范围的焦点和氯乙烯两轨迹的方向。虽然这prescanning边界检测的第一步是行之有效的情形的深度和广度,微通道是未知的,它都不一定需要实验,因为我们的深度和广度,是众所周知的,和粗糙的模拟精度调整(40项肠和20 /我在X和Zdirections,早、晚稻的精度20 /肠)已经在两个方向上进行人用样本的步进电机。因此,氯乙烯的范围可以设定在推进运动,能够覆盖整个二维区域的mierochannels具有足够的利润。我们采用了以下方法为振动。该方法尤其适合用于microchip-based测量。在本研究中,我们使用高精度、同步信号,由正三角形横扫V 负面V2与适当的频率,在集中(Z)和跟踪(X)的方向。信号频率的基础上,确定结构的振动频率的情况下,为Z方向是高于X方向)。在我们的系统中,由一个输入信号产生一个16位分辨率与达变频器在采样率4兆赫,依照的输出数据控制单元。因此,移动目标透镜氯乙烯沿X轴方向多次扫描,而振动沿Zdirection同步。作为一个结果,束斑扫描整个2 -维的部分通过移动mierochannels梁的焦点在高速度。在这个测量过程中,最大的测量值为每个往复运动在Z方向是由实时采集数据的分析使用控制单元。同样的程序被执行的X方向同时用较低的振动频率。然后执行的互惠周期是反复的平均周期为最高值都在每条通道被视为最终衡量价值的荧光信号的渠道。值得注意的在这里,可以实现高通量测量数据采集和分析因为数据进行互惠的循环中测量。在下一节里,研究表明,该振动方法提高上扮演相当重要的角色测量灵敏度高、重现性好,没有进行微调microchanncls之间的相对位置,对检测探头在我们的生活体系。3实验部分3.1轮廓测量过程的我们运用我们的生活流试验装置系统在第2.1节介绍的性能进行了评价,从而我们的体系。作为一种评价样本,我们使用它被广泛应用Resorufin.,直接或间接地作为荧光标记dve为蛋白质的吸收和荧光光谱极大值563海里,587海里,分别。以不同浓度的样品的解决方案Resorufin高聚碘的制备方法为0.1 M系列稀释磷酸盐缓冲,pH值7.4(1:1,v / v)混合,然后加入样品系统。水库测试装置是放置在试样夹,大约1.51毫米以上被放置在目标透镜的生活系统(图3,右)。设备被连接到微泵静脉推注法的样品聚醚醚酮管和解决方案,在流量泵20 / iL旻”从水库1到每一个频道。流量稳定性0.1%。然后,荧光信号的样品的解决方案会流动通道主要通过测量系统使用振动方法求医,在第2.3节介绍。在测量、运动梁之间的信道,连续流由步进电机的速度20毫米年代的基础上,通过控制单元的命令,因此在多通道的观测样本进行了试验装置非常迅速。在我们的试验中,我们将V - 0.5 V,V2 = -0.5 V / m = 400赫兹和/ 2 = 40赫兹被考虑到试验装置和精密定位的40微米在X方向和20 / .im在Z方向移动。检测到的最大体积的体积,由数值孔径的物镜处腰围和梁的距离计算出频道约有400的质量。这是一个小的量检测的优越特性本系统。3.2再现性改进首先,我们评估了变化的荧光信号的测量数据由于错误的微通道之间的相对位置和光学检测芯片探针。从现场尺寸的激光很小,相对位置在每个通道和目标透镜有影响的力量,从而输出信号的测量结果。进行了测量和五种不同的芯片和1.010“7米Resorufin的解决方案。为了比较,Resorufin溶液的荧光信号的约束来测量这两个流道第一的目标透镜情况就固定在初始位置和情况是在目标透镜的振动频率/ i = 400赫兹和/ 2 = 40赫兹(实验1)。然后,Resorufin溶液的荧光信号的所有五频道会用移动芯片沿X轴方向为了评价实验渠道之间的变化(2)。在这些实验中,十个测量每个实验进行了以芯片和芯片和运动每束渠道之间的沿X轴方向是自动控制每隔5.0毫米的步进电机。应该指出的是,每一片安装按手在采样持有人。因此,很明显,利用光学货车与振动方法,我们可以弥补错误而产生的安装和运动的薯片,能有效地提高测量系统的结果的重现性相对位置没有微调。这就提供了一个相当的优势在实际使用,因为它不需要发展复杂和昂贵的仪器对高精度定位。3.3。测量结果接下来,我们显示测量的结果检测特点的生活体系。测量不同浓度进行了Resorufin的解决方案。生活的反应系统,不同浓度的Resorufin如图8。我们可以看到,为Resorufin响应曲线面积超过四个数量级,线性的测量范围为100 0.1奈米。K2的测量精度为0.99超过0.95标准的价值的便携式测量仪器。测量时间,不包括时间包装样品溶液的PDMS microehannel,需时不到十元的钞票。检测极限是大约800点在信噪比3种。绝对数量的样品检出率,估计大约有320 zmol抽样注入体积大约400的质量。背景信号,即缺乏空白的程度上,是认定为22.23。检测极限800点是与以前报道的结果,为大型high-NA荧光显微镜系统目标透镜和激光荧光。因此,我们的系统能够分析示例解决方案,具有灵敏度高、重现性高的振动目标透镜光学拾定位准确。microehannel没有因此,我们已经发展了一种相对较小的廉价的分析系统具有优良的性能。我们的系统可以容易实现的实践,特别是分析技术在医学实验室免疫测定法等测试片,须芯片的单次,即系统包括一个一次性的微芯片以及光学检测系统。在这些很难执行高度敏感的测量由于具有较高的重现性误差间的地位和探测器芯片的不同测量。这意味着我们的生活体制符合“分离式的系统,因为它能提供成本、时间和空间高效测量和高性能因使用一个简化的测量方法与光学的猎物。把色散考虑在我们的光学系统中也是有必要的。我们的光学透镜皮卡是专为650海里/ 780海里波长的光。因此,小货车头轴彩色畸变引起的兴奋和荧光波长,结果转移重点(简称焦距)。然而,这种转变并不影响我们的扫描的方法和结果一旦扫描范围确定目标透镜激发波长。因此,色散不引起严重的退化的生活体系和绩效结果。我们可以获得高灵敏度和重现性。我们现在考虑的结果被采纳为当一个LED光源。在我们的研究中,我们使用一个绿色LED最大排放的myjdengtfa 525纳米,半带宽的40海里,一个指向性的角度和输出功率的15 Niehia 3.10 mW(NSPG500S;公司,Tokushima。日本)。光束功率经过目标透镜是0.15 mW,大约4.8%的总功率。虽然灵敏度较低比情况下使用激光作为光源,它必须考虑更换提供了一个优势,这在该尺寸的系统变得非常紧
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