微流控芯片细胞动态培养装置的设计与制作

基于微流控芯片的细胞培养能有效模拟细胞在体生存微环境,为实现微流控芯片内细胞的长期动态培养及实时观察,设计并制作了一种微流控芯片细胞动态培养装置。首先,采用分体式设计,利用SolidWorks分别构建培养箱、控制箱和载泵箱的三维模型,根据性能要求设计控制系统并配备硬件。接着,利用Comsol软件中的焦耳热模块对加热器ITO玻璃进行热力学仿真,通过分析温度场验证可行性。然后,搭建培养装置,进行调试,并检验其稳定性。最后,进行细胞培养实验。采用分体式设计可有效减小培养箱体积,实现与显微观测系统的兼容;培养装置对温湿度的控制稳定性良好;细胞生长状态良好,生长曲线呈"S"形,细胞存活率达到95%以上。该分体式微流控细胞动态培养装置可长期为细胞培养提供所需环境,并可进行实时观察,满足设计要求。     

空间细胞培养装置设计与流体动力学仿真优化

细胞培养装置可用于细胞生物学、空间生物技术和航天医学的研究。设计并制作了一种流加式细胞自动培养装置,可适用于空间、地面微重力环境下的细胞体外自动培养,定期给细胞培养板提供不同试剂定时定量的输入,满足空间细胞培养所要求的小型化、方便组装和高可靠性的要求。整体装置采用模块化的设计方法,利用Solid Works软件分别构建基础组件、试剂供应组件和培养组件三维模型,并使用Solid Works软件中Flow Simulation模块对细胞培养装置与细胞培养板连接的关键部件—针板,进行有限元分析和流体仿真结构优化,观察其内部通道的速度场和压力场,采用圆角替换直角的方法优化通道。仿真结果表明,该装置切实可行,能满足细胞培养装置所需条件,优化后的针板通道内流体稳定性更强,流速及压力分布更均匀。在地面环境中,优化后的针板在低、中、高流速下,流体在横向通道内的速度均匀度分别提升了95%、96%、94%,在纵向通道内的速度均匀度分别提升了68%、70%、72%。实验结果表明,流体在优化后针板通道出口流量更接近入口处泵的设定输出流量,设计的装置可用于空间生物技术研究。     

基于液滴透镜的手持式显微成像系统的研制

为了实现对昆虫显微成像,设计了一款可附着在手机镜头上的基于液滴透镜的手持式显微成像系统。利用Inventor机械设计软件设计一个小型装置,该装置主要由照明模块、成像模块、电源模块和升降对焦系统组成。分析了成像模块中不同面形液滴透镜的成像性能,并对该装置进行了全面的测试评估。研究表明,该系统能准确、快捷地对昆虫进行显微成像,并可应用于虫媒传染病的防治与监测中。     

无人空间细胞培养及图像传感系统

提出了一种空间细胞培养及图像传感系统的原型设计.在该设计中,细胞在充满培养液的密封容器内悬浮或固定培养,同时对环境进行检测或控制,并采集培养过程的图像.图像的获取是通过白光显微图像获得细胞轮廓图像,通过生物荧光技术及荧光染色成像技术获得细胞结构图像.图像文件和实验参数在嵌入式数据库中管理.此外,利用伺服系统控制镜头与培养容器相对运动,选择视场.     

细胞注射中数字化进退针装置的实验研究

针对微注射针刺膜速度慢和定位精度差等问题,研制了显微注射用数字化进退针装置。在可控脉冲序列驱动下,利用压电陶瓷低频振动产生的冲击惯性力驱动该装置来进行数字化进退操作。测试了数字化进退针装置样机的运动性能,在小鼠卵母细胞显微注射实验中对其进行了验证。结果表明:数字化进退针装置具有纳米量级进给精度,过程参数可控,可自动完成包括快速穿刺细胞膜、精确刺入细胞内指定注射位置和退针的整套显微操作。     

微操作系统的实时显微立体成像研究

介绍了立体成像的研究现状和工作原理；根据时分立体成像原理，提出了双缓冲快速刷新图像的方法，研制出微操作系统的显微立体成像单元；采用体视显微镜、CCD摄像机和图像采集卡，在Windows 98操作环境下开发了显微立体成像软件模块，解决了时分立体成像中普遍存在的闪烁问题，实现了具有一定实用价值的实时显微立体成像单元。     

具有越障功能的输电线路除冰机器人设计

分析国内除冰机器人设计概况,针对输电线路结构特点,提出了一种具有越障功能的除冰机器人设计方案,包括机械系统、控制系统两部分。机械系统由行走装置、越障装置和除冰装置组成;控制系统包括主控模块、无线操作模块、电机驱动模块和状态信息反馈模块。实验室以及野外真实线路性能测试实验表明,除冰机器人的机械系统设计合理,控制系统稳定有效。     

直线超声电机特性测试系统的设计及试验

针对现有直线超声电机特性测试系统存在的测试精度低、功能单一和自动化程度低的问题,笔者设计了一种直线超声电机特性测试系统,主要由电机驱动模块、数据采集模块和测试控制及数据处理模块3部分组成。电机驱动模块以STM32F429微控制器为核心,可方便实现对驱动信号的电压、相位以及频率等参数调节;数据采集模块主要由位移传感器、拉压力传感器和高速数据采集卡组成;测试控制数据处理模块主要由PC机实现。利用该系统对一种蝶形直线超声电机的机械特性和瞬态特性进行了测试,结果表明:该系统可很好地实现对直线超声电机的特性测试,而且操作简便,易于扩展。     

显微高光谱成像系统的设计

设计出一种基于棱镜 光栅 棱镜组合分光方式的显微高光谱成像实验系统.系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用棱镜 光栅 棱镜组合元件在后光学系统进行光谱分光,利用高精度载物台自动装置驱动样品进行推扫成像,选用PCI总线作为数据采集的微机接口.整个系统由显微镜、分光计、面阵CCD相机、载物台自动装置以及数据采集与控制模块等几部分组成.系统的光谱范围从400nm到800nm,120个波段,光谱分辨率优于5nm,空间分辨率大约1μm.该系统具有直视性、光谱分辨率高、结构紧凑、成本低等优点;不仅能够提供微小物体在可见光范围的单波段显微图像,而且能够获得图像中任一像素的光谱曲线,实现了光谱技术和显微成像技术的结合,成功的将成像光谱技术应用到显微领域,可广泛应用于临床医学、生物学、材料学、微电子学等学科领域.     

全视场在线图像可视铁谱磨粒显微成像特性分析

为了评估全视场在线图像可视铁谱磨粒显微成像特性,提出了一种反射光显微成像模型。首先,基于朗伯余弦与小角度散射理论建立了全视场(OLVF)的反射光辐照度模型,实现了磨粒显微成像清晰度定量评价。然后,仿真计算磨粒显微成像的反差透视比,确定了最优光学倍率和适用于全视场OLVF探测的油液衰减系数范围,明确了光学参数对磨粒显微成像质量的影响规律。结果显示：光学倍率为2.0×且油液衰减系数≤2.0条件下,磨粒沉积于物方视场的主光轴附近,全视场OLVF可获得最佳磨粒显微成像清晰度。最后,开展了磨粒显微成像实验测试,结果表明：全视场OLVF能够从油液衰减系数小于2.0的在用液压油和齿轮油中获取反射光谱片图像,并提取磨粒视觉信息进行磨损在线监测。     

最新发明专利信息

通用测试控制模块及其系统G06F13/0 CN1038170A武汉市半导体器件厂 1988.05.20本模块是一种用于自动测量和控制系统中的通用模块,其系统为管理和应用该模块的计算机系统。因模块上可集中电压、电流、时间多种测试控制功能,而其中关键的 VIR功能又仅由四块运放构成,所以它可广泛用于工业和实验室各类测控场合。     

面向细胞显微成像的虚拟染色技术的研究

细胞显微成像是生物学研究中进行细胞表型检测、获取细胞特征信息的重要手段。传统荧光成像技术是目前主要的细胞成像手段，但是荧光成像系统结构复杂、成本较高，而且特异性染色会对细胞造成损伤。针对此问题，研究了一种虚拟染色技术，使用多模态配准算法执行严格配准明场和荧光图像数据集，改进网络架构、损失函数、后处理、硬件适应性用于训练优化，并且通过虚拟染色评价标准对染色转换偏差进行验证。该方法可以降低荧光成像对荧光成像设备的依赖，无需各种复杂的染色操作，将会减轻生物研究、病理分析、疾病诊断流程的负担。     

基于PC104总线的电子设备便携式故障检测仪

应用PC104总线技术、模块化仪器和信号处理技术,开发了某型装备电子设备故障检测仪.其硬件主要包括PC104硬件系统、调理模块单元、供电系统、接口单元、连接电缆以及配套的专用测试装置等.检测仪的软件基于Windows CE嵌入式操作系统,采用Visual C＋＋程序语言进行开发.该检测仪可将故障定位到板块级可更换单元,并可辅助装备维修使用人员实现对上述电子设备进行快速维修.     

三维培养结肠癌细胞的微流控芯片荧光成像研究

改良了一种微流控芯片,可用于对结肠癌细胞进行三维培养并实现实时荧光成像。在结肠癌细胞内植入内源性的红色荧光蛋白,使用激光共聚焦显微镜对芯片中三维培养的细胞进行成像。通过细胞内部红色荧光蛋白的表达,可以观测到细胞的生长状态,实现对细胞的实时监测和高分辨率荧光成像。同时,通过免疫荧光染色来表征反映细胞活性的特征蛋白,其荧光强度和蛋白表达呈正相关。研究结果提示,细胞活性相关蛋白的表达受到微环境的影响,其在芯片三维培养中的活性强于二维培养,表明芯片内环境更加接近真实的人体微环境。该方法为进一步探究肿瘤细胞转移机制及相关药物的筛选研究提供了一种新的技术手段及实验平台。     

数字化进退针装置在显微注射中的应用实验

针对显微注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等问题,研制了一种基于惯性力与摩擦力交替作用的细胞工程用数字化选退针装置。利用该装置搭建了数字化显微注射实验系统。以昆明系小鼠为实验动物,对其卵母细胞进行了数字化显微注射实验研究。以细胞变形率和刺膜效率为评价指标,分析了数字化进退针装置驱动电压和频率等参数对实验效率的影响,通过实验优化了其控制参数。结果表明,小鼠卵母细胞数字化显微注射具有高的实验效率,达149枚／h。实验证实,数字化进退针装置满足细胞显微注射的要求。     

纳米操作系统的研究现状与关键技术

纳米操作是用于研究纳米材料、结构和装置的性质特征的基本技术,也是纳米构筑单元准备、纳米设备装配的必备技术。目前典型的纳米操作系统有基于扫描探针显微镜的系统,基于电子显微镜的系统,基于光镊的系统及混合式系统。详细阐述了各类系统的特点和发展现状。分析了末端工具、显微成像、定位与驱动、操作策略等纳米操作系统中的关键技术,并对发展趋势进行了展望。     

SMITH流体控制(SFC)推出Easi-Drive便携式阀门驱动装置

<正> 携式阀门驱动装置,提供在危险地区的安全阀门驱动方式。炼油厂和化工厂的众多阀门可以籍此由一个工人操作,而无需多个专用阀门驱动装置。     

自动化封闭式CAR-T细胞制备系统研发与实验

近年来细胞治疗技术飞速发展,其中,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(Chimeric Antigen Receptor T Cell Immunotherapy, CAR-T)治疗恶性肿瘤潜力巨大。但细胞制备工艺十分复杂、制造成本高昂,且手动生产工艺因开放性会导致潜在污染风险和批次质量差异,急需开发全封闭、自动化的CAR-T细胞生产设备。根据CAR-T细胞制备工艺流程,开发了一套符合药品生产质量管理规范(Good Manufacturing Practice of Medical Products, GMP)的全封闭、自动化的CAR-T细胞制备与监控系统。该系统由管路模块(反应器、一次性管路、试剂袋)、机电控制模块(夹管阀、蠕动泵、电机、磁铁转位机构)和培养环境核心参数(温度、pH、CO₂浓度、溶解氧(Dissolved Oxygen, DO)浓度)监控模块,以及辅助系统模块构成;细胞制备过程可溯源。实验证明该系统具备T细胞分离、免疫磁珠分选、物料自动定量添加、培养环境在线监控、细胞收集等功能。     

数字化显微图像分析检测系统的设计研究

传统光学显微图像观测通过计算机硬件和软件技术的实现光电－数字化,是显微图像分析技术在信号化时代的升级换代,本文阐述实现数字显微图像技术跃变过程中若干重要的设计研究问题,包括图像的光电转换,图像处理,静态观测,活态观测和动力学观测,通用和特殊图像处理方法,若干专用显微图像信息处理技术等,并介绍所取得的成果。     

华中数控系统知识讲座——第1讲 华中数控系统的基本结构及PLC程序设计

华中数控系统是基于通用PC的数控装置,是武汉华中数控股份有限公司在国家八五、九五科技攻关的重大科技成果。华中数控系统发展为三大系列:世界星系列、小博士系列、华中Ⅰ型系列。而华中Ⅰ型系列为高档高性能数控装置,为满足市场要求,开发了世纪星系列、小博士系列高性能经济型数控装置。世纪星系列采用通用原装进口嵌入式工业PC机,彩色LCD液晶显示器,内置式PLC,可与多种伺服驱动单元配套使用;小博士系列为外配通用PC机的经济型数控装置。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的特点。 本系列讲座介绍华中数控系统的系统设计、连接和维护知识。