一、引言

聲流控技術(shù)是一種結(jié)合聲學(xué)、流體力學(xué)和微納加工技術(shù)的前沿科技，通過(guò)聲波作用于微流體通道中的流體，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體和其中微粒的精確操控。該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如細(xì)胞分選、生物分子檢測(cè)等。電壓放大器作為關(guān)鍵設(shè)備之一，為聲流控系統(tǒng)提供了精確的電信號(hào)放大功能，確保聲波的穩(wěn)定產(chǎn)生和有效調(diào)控。

二、聲流控技術(shù)原理及對(duì)電信號(hào)的需求

聲流控技術(shù)主要利用聲波在微流體通道中產(chǎn)生的聲場(chǎng)效應(yīng)，如聲流、聲輻射力等，來(lái)操控流體和微粒。其核心原理是通過(guò)壓電換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，再利用聲波與流體的相互作用實(shí)現(xiàn)各種功能。聲波的頻率、強(qiáng)度和相位等參數(shù)直接影響流體和微粒的行為，因此需要精確的電信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電換能器，產(chǎn)生特定聲場(chǎng)。例如，在細(xì)胞分選中，特定頻率和強(qiáng)度的聲波可使活細(xì)胞和死細(xì)胞受到不同的聲輻射力，從而實(shí)現(xiàn)分離。

圖：功率放大器在聲流控細(xì)胞分選中的應(yīng)用

三、電壓放大器在聲流控技術(shù)中的關(guān)鍵作用

電壓放大器能夠?qū)?a target="_blank">信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的低電壓、小電流信號(hào)放大到足夠高的功率水平，驅(qū)動(dòng)壓電換能器產(chǎn)生所需的聲波。它還能精確調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅值、頻率和相位，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波的精確控制。例如，在聲流控細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)中，使用ATA-1372A寬帶放大器放大信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電換能器在微流道中產(chǎn)生聲流體隧道，實(shí)現(xiàn)活死細(xì)胞的分選。

四、聲流控技術(shù)中的應(yīng)用案例

（一）細(xì)胞分選

聲流控細(xì)胞分選技術(shù)利用聲波在微流體通道中產(chǎn)生的特定流場(chǎng)效應(yīng)，高效、精準(zhǔn)地分離活細(xì)胞和死細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)電壓放大器放大激勵(lì)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電換能器產(chǎn)生聲波，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選。該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究、藥物篩選、細(xì)胞治療等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，如評(píng)估藥物療效和毒性、確保治療用細(xì)胞的活性和純度等。

圖：ATA-2021B高壓放大器在微流控超聲空化實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

（二）微流控超聲空化實(shí)驗(yàn)

在微流控超聲空化實(shí)驗(yàn)中，利用電壓放大器驅(qū)動(dòng)壓電超聲換能器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，誘導(dǎo)微流道內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的聲壓變化，觀察微流道內(nèi)的空化現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在特定頻率范圍內(nèi)，微流道內(nèi)會(huì)發(fā)生空化現(xiàn)象，伴隨壁面附著氣泡振蕩失穩(wěn)、釋放微氣泡、氣核傳遞等現(xiàn)象。這種實(shí)驗(yàn)有助于研究微流體中的物理化學(xué)過(guò)程，為開(kāi)發(fā)新型微流控器件和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

圖：ATA-2021B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

（三）生化分析和檢測(cè)

聲流控技術(shù)可用于生化分析和檢測(cè)，通過(guò)電壓放大器提供的電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)流體在微流控芯片中的運(yùn)動(dòng)和混合，加速和優(yōu)化生化反應(yīng)。同時(shí)，電壓放大器可與傳感器和檢測(cè)器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體中生物分子或生物標(biāo)記物的定量檢測(cè)和分析。例如，在一些生物檢測(cè)應(yīng)用中，聲波可用于操控微流體中的生物分子，提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

ATA-2000系列是一款理想的可放大交、直流信號(hào)的高壓放大器。最大差分輸出1600Vp-p(±800Vp)高壓，可以驅(qū)動(dòng)高壓型負(fù)載。電壓增益數(shù)控可調(diào)，一鍵保存常用設(shè)置，為您提供了方便簡(jiǎn)潔的操作選擇，同時(shí)雙通道高壓放大器輸出還可同步調(diào)節(jié)，可與主流的信號(hào)發(fā)生器配套使用，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。

ATA-2000系列高壓放大器應(yīng)用場(chǎng)景：超聲測(cè)試、無(wú)損檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷、介電電泳細(xì)胞分選、超聲霧化、超聲聚焦。

電壓放大器在聲流控技術(shù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通過(guò)放大和精確控制電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電換能器產(chǎn)生所需的聲波，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體和其中微粒的精確操控。在細(xì)胞分選、微流控超聲空化實(shí)驗(yàn)、生化分析和檢測(cè)等應(yīng)用中，為聲流控技術(shù)提供了強(qiáng)大的支持，推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析等領(lǐng)域的發(fā)展。隨著聲流控技術(shù)的不斷創(chuàng)新和電壓放大器性能的提升，未來(lái)將有望在更多領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，為科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)更多的可能性和創(chuàng)新解決方案。

審核編輯 黃宇