Dozownik wielozaworowy ze zintegrowanym detektorem
Transkrypt
Dozownik wielozaworowy ze zintegrowanym detektorem
IV.2008 Mikrosystemy Analityczne Strona 1 z 3 DOZOWANIE MIKRO- I NANOOBJĘTOŚCI GAZÓW I CIECZY Ćwiczenie nr 4 Dozownik wielozaworowy ze zintegrowanym detektorem konduktometrycznym Cel ćwiczenia: Ćwiczenie ma na celu zaznajomienie się z zagadnieniem dozowania małych objętości cieczy w mikrosystemach analitycznych na przykładzie wielozaworowego, mikrofluidycznego chipu krzemowo-szklanego ze zintegrowanym detektorem konduktometrycznym. Urządzenie zawiera sterowane pneumatycznie mikrozawory, których membrana wykonana jest z folii kaptonowej. W ramach ćwiczenia badane będą charakterystyki odpowiedzi czasowej zintegrowanego detektora konduktometrycznego na przepływ różnych porcji roztworu jonowego, którego objętości regulowane będą za pomocą mikrozaworów. Opis stanowiska: Program sterujący pracą dozownika (mikrozaworów) napisany jest w języku LabView (plik: Dozownik wielozaworowy.vi) uruchamiany jest przyciskiem Run, a zatrzymywany przyciskiem Stop (obydwa w górnym pasku). W programie można ustawić wiele parametrów: czas dozowania, odstęp między dozowaniami i liczbę dozowań. Akwizycja danych pomiarowych odbywa się za pomocą programu ScopeView, który w czasie rzeczywistym zapisuje wartości napięcia z multimetru. W celu uruchomienia bądź zatrzymania (pauzowania) akwizycji należy użyć odpowiednio przycisków: Run oraz Stop. Program zapisuje dane do jednego pliku (nadpisuje). Linia bazowa sygnału przy przepływie wody dejonizowanej powinna zawierać się w zakresie od 0,6 V do 0,7 V. Przebieg ćwiczenia: 1. Zaznajomienie się z układem pomiarowym oraz układem przetwarzania danych. 2. Ustawienie parametrów programu sterującego (LabView): a. Uruchomienie programu: Run b. Maksymalna objętość pętli dozującej to 0,5 µl, dozowaną objętość można zmieniać przez dobór czasu dozowania – czas dozowania i odstęp należy dobrać, przykładowe wartości to: czas dozowania 20 s i odstęp czasowy 40 s 3. Obsługa programu zbierającego dane pomiarowe (ScopeView): a. Uruchomienie programu: Power b. Wybrać funkcję: Scope – pojawi się okno Scope View Control Panel c. Wcisnąć: Record, a następnie wybrać katalog swojej grupy i wpisać nazwę pliku i potwierdzić: OK Uwaga: wszystkie wyniki pomiarowe będą zapisywane do jednego pliku d. Upewnić się, że jest zaznaczona opcja Auto Scale On, a następnie wybrać funkcję: Scope – pojawi się okno ScopeView Output e. Wcisnąć Run i zaobserwować w jakim zakresie zmienia się sygnał konduktometru i na tej podstawie dopasować wartości: offsetu oraz ilości jednostek na działkę (units/div) w oknie Scope View Control Panel, tak aby przebieg zajmował maksymalny obszar okna ScopeView Output Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska IV.2008 Mikrosystemy Analityczne Strona 2 z 3 4. Parametry pracy czujnika konduktometrycznego (usarwione na generatorze): a. Częstotliwość: f = 4 kHz b. Amplituda sygnału sinusoidalnego: 3 V 5. Rozpoczęcie sesji pomiarowej: a. Ustawić przepływ cieczy w pompach strzykawkowych w zakresie: 2 – 4 ml/h b. Ustawić ciśnienie sterujące pracą mikrozaworów: 3 – 3,5 bar c. Włączyć rejestrację danych w programie ScopeView d. Włączyć sterowanie mikrozaworami w programie LabView e. Przeprowadzić pomiar (patrz pkt. 6) f. Zatrzymać program LabView g. Zatrzymać rejestrację danych w programie ScopeView h. Zmienić parametry pomiaru i wrócić do pkt. 5.c Rys. 1. Ustawienie zaworów dla przepływu analitu oraz cieczy nośnej w osobnych kanałach Rys. 2. Ustawienie zaworów dla dozowania porcji analitu Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska IV.2008 Mikrosystemy Analityczne Strona 3 z 3 6. Przeprowadzenie pomiarów: 1) Wyznaczyć charakterystyki odpowiedzi czasowej zintegrowanego mikrodetektora konduktometrycznego na wstrzyk roztworu jonowego (NaCl) dla zmiennej objętości dozy (dobór czasu dozowania) 2) Określić parametry dozowania roztworu NaCl w trybie: a. zmiennej objętości dozy regulowanej czasem dozowania dla 5 – 6 różnych czasów dozowania (dobrać eksperymentalnie co 2 s – 5 s) b. stałej objętości dozy (dozowanie z pętli dozującej pełnej objętości dla dostatecznie długiego czasu dozowania) 3) Dla pomiarów 2.a. i 2.b. określić minimalną i maksymalną dozę oraz powtarzalność dozowania. 7. Opracowanie wyników, przygotowanie sprawozdania. Uwagi: 1. Przed zajęciami proszę zapoznać się z konstrukcją mikrosystemu dozującego oraz budową i zasadą działania zintegrowanego detektora konduktometrycznego. 2. Pole powierzchni po pikiem związanym z dozowaniem pełnej objętości pętli dozującej to 100% i 0,5 µl. Obliczając pole powierzchni pod pikami związanym z dozowaniem ”czasowym” można obliczyć objętość dozowanej próbki np. 70% pola powierzchni w odniesieniu do 100% to 0,7*0,5 µl. Literatura: 1. T. Olszewski, R. Walczak, S. Bargiel, Mikrosystem do dozowania małych objętości cieczy z wbudowanym detektorem konduktometrycznym, VIII Konferencja Naukowa Czujniki Optolektroniczne i Elektroniczne, 27-30 czerwca 2004, Wrocław, 232-236 2. Jan A. Dziuban, Technologia i zastosowanie mikromechanicznych struktur krzemowych i krzemowo-szklanych w technice mikrosystemów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2004 3. Czasopisma poświęcone mikrosystemom, mikroczujnikom oraz mikrofluidyce, np. Sensors and Actuators, Journal of Micromechanics and Microengineering Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska