微流控聚合物链式反应芯片的多色荧光检测

为了实现微流控芯片上多目标DNA片段的同时检 测,建立了基于光棒匀光结构的微流控芯片多色 荧光检测系统。根据微流控芯片中的聚合物链式反应(PCR)反应腔的特点,设计了基于超亮 白光LED模组、光棒、二向色镜 和CCD的正交型荧光检测系统。CCD可一次采集微流控芯片上所有PCR反应腔中的荧光信号 ,通过滤光 片轮组合的变换,可实现多种荧光标记物的同时检测。采用荧光素钠溶液对激发光的均匀性 进行了测试, 激发产生的荧光图像均匀度达到93.99%,可满足微流控芯片上多反应 腔同时检测的需求。同时,以pUC-18人工质粒DNA作为标准品,开展了微流控荧光PCR生物实验,对系统性能进行验证。实验结 果表明:微 流控PCR反应腔的 DNA浓度变化与荧光信号的变化相一致,pUC-18样品的检测限达到0.05pg/uL,扩增 效率为97.28%,熔解曲线显示无引物二聚体产生,特异性好,达到了 商业化仪器的水平。     

改进的分水岭算法在牛乳体细胞上的分割及应用

牛乳体细胞经常会出现重叠和粘连问题,文章针对此问题提出了一种有效可行的分割方法予以解决。在对原图像二值化的基础上,首先对灰度梯度图像进行形态学平滑滤波处理,然后提取图像的前景标记以及背景标记并对梯度图像进行修正,最后用分水岭进行分割。仿真结果表明,该算法不仅有效地抑制图像的过分割问题,而且能准确、快速地分割牛乳体细胞,同时为后续步骤牛乳体细胞计数以及诊断提供可靠依据。     

适用于微纳流控芯片对准连接的微装配系统

针对微纳流控芯片等器件的对准装配问题,分析了具体操作要求,建立了一套包含显微光学观测单元、机械进给调整和器件吸取一放置等的微装配系统,采用暗场照明观测微纳结构,高精度移动平台精确调整基片与盖片之间的角度与位置,利用真空吸附的方法抓取和释放.采用该系统成功地制造了多种可用的微纳流控芯片,以玻璃微纳流控芯片的对准装配为示范...     

具有微生物颗粒预富集功能的微过滤系统设计北大核心

为了提高微流式细胞仪对低浓度细胞样本液的检测效率和准确率,提出一种以电磁驱动的微过滤系统设计方案。该微过滤系统包括具有过滤结构的微流控芯片（微过滤芯片）和电磁驱动机构,借助电磁控制来实现微过滤芯片对微生物颗粒的富集功能。使用微电子机械系统（MEMS）工艺设计与制作了聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜微过滤芯片,通过对微过滤芯片的受力分析,自制了一套电磁驱动装置。使用溶有直径为30μm荧光微球的去离子水溶液（荧光微球与去离子水的体积比1∶40）对微过滤系统样机进行功能测试,通过控制电流大小、通电时间对给定溶液中的荧光微球实现了预富集效果。测试结果表明该微过滤系统设计合理,具有制作简单,成本低、易于集成等优点,能够在医学检测中广泛应用。     

一种低成本高效率气动式微流控混合器

液体混合是微流控芯片的重要功能之一,微流控液体混合方式可分为主动式和被动式两种。针对目前微流控混合器存在的被动式混合效率不高和主动式混合器制作工艺复杂等问题,研究设计了一种基于雕刻机加工的低成本、高效率气动式微流控混合器。该微流控芯片采用数控雕刻机快速加工微模具,经PDMS固化、翻模、打孔和键合等工艺,实现了微流控混合器的制作。同时研究设计了多气室脉冲气体驱动模式,有效实现了微量试剂和样品的快速混合。实验结果表明,所研究的主动式微流控混合器可以产生对流混沌作用,显著提高微尺度下的混合效率,为实现低成本的微流控芯片制作和高效试剂混合的MEMS生化检测系统提供了一种有效的技术途径。     

一种基于氮化硼纳米管的微纳流控芯片北大核心

由于纳米尺度流道加工过程中存在工艺复杂、效率低等缺点,限制了微纳流控芯片在纳米尺度下流体特性研究领域的应用。针对此问题,提出利用氮化硼纳米管作为纳流道集成到微纳流控芯片中的方法,并对芯片的离子输运性能进行测试。在微纳流控芯片制作过程中,结合SU-8厚胶光刻工艺与PDMS键合技术,使附着在Si/SiO_2基底上的氮化硼纳米管连接两个储液槽。实验结果表明,本方法加工出的芯片微流道深度为(15±0.3)μm,纳流道长度为28.12μm,直径为148 nm。此外,浓度高于100 mmol/L的KCl溶液注入芯片后,在氮化硼纳米管内达到离子平衡至少需要3 h,离子电导与浓度之间存在G_(ionic)~c~(0.43)的非线性关系。     

一种芯片式血流变分析系统的初步研究

血液流变性质具有重要的病理和生理意义。针对血液流变特性测量的便携化和自动化发展,本文提出了一种基于PDMS芯片的简化的血液流变性质检测方法,初步设计并制作出一种集压力检测系统,平层腔,图像测速系统于一体的双面沟道微流控PDMS芯片血液流变检测系统。本文工作主要包括：基于芯片流路流速和压力变化的流体粘度测驻方法推导;利刚娃微图像配准操作的PDMS双面结构模塑成型工艺进行测量芯片的制作;结合双光路显微图像测量和简化压力驱动进行的系统构建等。最后将此芯片应用于血液流变性质实验进行系统的功能性验证。     

基于卷积神经网络的酵母出芽特征识别方法

在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的细胞衰老研究中，微流控芯片可以实现单个酵母细胞的捕获和培养，同时用光学显微镜进行时序图像拍摄，最后分析图像得到细胞的复制寿命。针对基于“漏碗”式捕获结构的微流控芯片长时序酵母细胞实验图像，为提高处理效率，提出了一种基于卷积神经网络的高效算法，用于提取酵母细胞在衰老过程中的出芽特征。经验证，提出的算法模型准确率达到95%,F1 score指标达到平均90%以上，具有较高的可靠性。为深度学习方法在生物医学图像处理领域的应用提供了新的思路。     

基于RFID奶牛场专用手持机的开发研究

介绍奶牛个体信息采集无线终端的设计,基于RFID芯片和毫秒P430微功耗单片机。研制奶牛电子耳标的信息的写入,研制手持机对电子耳标信息的读取。手持机通过射频信号手持机自动识别电子耳标的数据信息,将采集到的数据储存在手持机数据库内,手持机在wince系统下开发相应的功能模块,通过功能模块实现数据的调用和数据的上传。从而提...     

基于LK光流法的微流控芯片中流体速度检测

为促进微流控技术相关领域的发展,针对目前微流控技术不能有效地检测流体在微通道的运动状态地问题,提出了一种基于LK光流法的检测技术,能有效地检测微流控芯片中流体的细微运动。实现过程为:通过在实时视频序列中捕获所需要的图像帧,选择ROI区域并对图像进行灰度化及高斯滤波平滑,然后划分网格使用LK光流法计算光流场,通过阈值分割筛选掉独立的光流矢量,最后将所剩的光流矢量转换为行列两个实值图像并求解出其像素距离,结合图像帧之间的时间差求出目标的运动速度。实验结果表明:像素速度标准差σ<1,具有可重复性;该方法能实时跟踪运动的液体,精度高、效率高,是一种非常可靠的检测方法。     

微流控通道加工技术的研究进展

在微流控芯片中,微通道是进行微分析的重要保证,其成型质量直接影响芯片的分析性能。从加工机理、技术特点以及适用范围等方面对激光直写加工、光刻加工、热压印技术、微细铣削加工和3D打印等微流控通道主要加工方法进行了阐述,并总结了这几种加工技术的优缺点,这为实际生产提供了一定参考。最后,对微流控通道加工技术的发展进行了展望,未来微流控芯片将会向三维化、精密化以及微小化方向发展,芯片材料也趋于多样化,这些发展将不断推动微流控通道加工技术的发展。     

一种新型分析芯片的发展及其应用

指出微全分析系统已成为国际关注的焦点,它正向着微型化、集成化、便携化、自动化方向发展。它使许多不连续的分析过程连续化和自动化,完成实时及在位分析,实现高效率、快速度、少耗样、低成本、无污染、大批量生产的目标。目前,微流控芯片主要应用于医学临床诊断、新型药物的研制与开发以及环境监测等领域。着重介绍了微流控分析芯片的特点、工作原理及其分类,最后强调了微流控分析芯片的发展和应用。     

我国研制出首款低功耗超宽带通信用混频芯片

据中国科学院上海微系统与信息技术研究所披露,该所与中芯国际联合生产出首款低功耗超宽带通信用混频芯片。据介绍,该款芯片利用国内工艺建立了RF CMOS器件与电路设计模型,成功研制了低功耗超宽带(UWB)通信用混频芯片。采用0.18μm SMIC CMOS工艺完成,电压1.8V,直流电流只有2.6     

基于DSP和USB的实时红外图像处理系统

设计了一种实时红外图像处理采集系统，以高速DSP芯片对红外图像进行两点法非均匀校正，用USB2.0接口芯片与主机接口，传输速度高达400Mb/s，图像的伪彩色处理和显示由微机完成。该系统实时性强，与PC机接口方便。     

基于石蜡打印的PDMS微流控芯片制备及实验应用

介绍了一种基于数字化石蜡液滴微喷射技术制作微流控芯片的方法及其应用,制作的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片可用于微液滴的生成和两相流的微混合。实验所需玻璃微喷嘴制备简单、成本低廉。石蜡阳模的形状可自主设计,通过调节驱动电压、驱动频率和加热温度可控制石蜡液滴尺寸及石蜡线宽。利用此方法在石英玻璃基底上打印出石蜡阳模,通过PDMS溶液浇注、固化、倒模、清洗再与石英玻璃基板键合等一系列工艺,最终可实现不同内径、不同流道形状的PDMS芯片,制作过程方便快捷,成品质量较好,设计自由度较高。最终通过调整系统各项参量制作出流道内径约为235μm的PDMS微流控芯片,并利用所制作的十字型流道PDMS微流控芯片生成了微液滴,用螺旋形流道的PDMS微流控芯片完成了亮蓝、柠檬黄两种颜色水溶液的微混合。     

医用微流控芯片研究进展

随着微电子学和微机电系统技术不断发展,微流控芯片技术不断创新,一些具有颠覆意义的新型医用芯片不断出现,并成为现代医学技术的支撑工具。首先,概述了医用微流控芯片的概念和应用。然后,介绍了6种具有代表性的新型医用微流控芯片的研究进展,包括基因芯片、即时诊断芯片、免疫芯片、可穿戴式芯片、数字化聚合酶链式反应芯片、循环肿瘤细胞芯片、组织与器官仿生芯片。最后,总结了医用微流控芯片的发展趋势。     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

微电子所超大尺寸高功率图像芯片封装成功

日前，中科院微电子所系统封装技术研究室（九室）成功封装了一款超大图像芯片，标志着该研究室封装技术水平又迈上了一个新台阶。     

嵌入式图像实时采集系统设计

利用嵌入式芯片构成图像采集系统,实现了图像采集的实时性、连续性和高分辨率.该系统采用CMOS图像传感器芯片,将采集到的图像信号经过一系列处理并输出,通过嵌入式芯片S3C2440接收图像传感器输出的数字信号流,利用ARM920T S3C2440A提供的视频采集控制逻辑,实现了对图像信息的实时采集,且系统使用网络接口芯片实现了信息的远程传输、远程控制及视频采集,可以通过这些接口来扩展系统功能.     

曲面太阳辐射能流密度的实验测量

为测量曲面吸热器入射聚集的太阳能流密度分布，根据曲面辐射传输的特点提出了一种分割-拼接的曲面聚集太阳能流密度分布测量方法。通过分割、提取半球壳体，设计、加工了一种中空水冷条形球弧朗伯靶。借助图像空间坐标转换和表面辐射传输计算方法，获得了由多幅子图像拼接形成的完整球壳曲面。在室内太阳能模拟器上，结合CCD相机组装测试系统，对该测量方法进行了实验验证。结果表明，该方法的不确定度为5.12%。沿半球曲面圆周角和天顶角方向聚集的太阳能流密度分布不均匀，能流密度峰值出现在曲面顶点外缘的局部区域，与焦平面能流密度分布存在明显差异。