组织液透皮抽取式微创血糖检测仪的研究

低频超声和真空负压透皮抽取出的组织液体积小且在皮肤表面呈散点状分布,使得对微量组织液进行收集、定量、输送和浓度检测存在很大困难.针对这一问题,基于组织液透皮抽取式微流控芯片和微机械葡萄糖浓度传感器,研制了一套组织液透皮抽取式微创血糖检测仪.设计了该微创血糖仪各部分功能器件及其接口电路,完成了该仪器系统硬件设计和软件设计,并通过搭建的离体猪皮模拟组织液透皮抽取实验系统,验证了组织液透皮抽取式微创血糖检测仪的性能和测量结果的准确性.     

基于微流体技术的组织液透皮抽取装置

为了在连续血糖监测中实现微量组织液的透皮抽取和收集,采用微流体技术,利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)设计加工了组织液透皮抽取装置.首先,采用模塑法加工得到组成装置的4层PDMS.接着,采用氧等离子体键合方法键合PDMS获得能够产生真空负压的文氏管,用于注入生理盐水、抽取组织液和收...     

基于微流控和酶比色的微创血糖连续检测仪

连续血糖检测对糖尿病的诊断与治疗具有十分重要的意义。本文设计了一种集成化、自动化的微创血糖连续检测仪器,该仪器通过微流控芯片透皮抽取组织液,利用单片机精确测量透皮抽取组织液的体积,并采用酶比色法检测组织液的葡萄糖浓度,利用组织液与血液的葡萄糖浓度相关性实现连续血糖检测。由于透皮抽取的组织液体积很小且分散在皮肤表面,为了便于收集,利用生理盐水对抽取出的组织液进行稀释,稀释后的组织液中葡萄糖浓度在3～50mg/dL。为了测量低浓度葡萄糖,实验选取了1～50mg/dL中的10个浓度的葡萄糖溶液进行吸光度测量,根据光谱数据与葡萄糖浓度建立吸光度模型,结果表明该酶比色检测方法在1～50mg/dL葡萄糖浓度内具有良好的线性度,测量相对标准偏差小于0.65%。该仪器能够实现自动化控制,为糖尿病的诊断提供依据,在微创血糖连续检测领域具有良好的应用前景。     

微流控芯片光学检测系统集成化新进展

微流控芯片是微全分析系统(μTAS)中当前最活跃的领域和发展前沿。目前人们在微流控芯片的研究中已经取得了很大的进展,研制出了多种微型化、集成化的芯片。相比之下,与微流控芯片配套的高灵敏度微型光学检测系统的研制却相对落后。介绍了分别基于CMOS、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和微型雪崩光电二极管(μAPD)来实现光学检测系统与微流控芯片集成化的方法。     

GGBP蛋白修饰的表面等离子共振微创血糖检测仪

根据基于微流控芯片的组织液透皮抽取系统设计了一种小型化微创人体血糖检测仪器.该仪器基于微创的方法,利用真空负压抽取人体组织液,并采用表面等离子共振(SPR)技术,通过检测皮肤真皮层组织液中的葡萄糖浓度来预测血液中的葡萄糖浓度.通过绑定对葡萄糖具有特异性吸附的D-半乳糖/D-葡萄糖结合蛋白(D-GGBP),对SPR传感器表面进行预处理,实现对葡萄糖分子的特异性吸附.实验配制了不同浓度的葡萄糖溶液,检测并得出葡萄糖溶液浓度与折射率的关系曲线.应用课题组设计的微创血糖检测仪,实验测量了葡萄糖溶液浓度与组织液浓度,并与血糖仪测量得到的葡萄糖溶液浓度进行了比较.结果表明,使用GGBP修饰过的表面等离子共振传感器测量葡萄糖水溶液浓度的下限为0.625 mg/dL,当葡萄糖水溶液浓度在0.625～5 mg/dL时有较好的线性.通过测试实验验证了该仪器的可行性,显示了结合GGBP蛋白的SPR测量技术在微创血糖检测领域有良好应用前景.     

微流控芯片仪器进展

微流控芯片以其微型、快速 高效和低耗等特点成为研究热点之一,本文介绍了近年来微流控芯片的应用情况及相关仪器的研究和开发,并对其发展动向作了评述。     

微流控芯片测定阿司匹林中乙酰水杨酸含量

本文利用自制微流控芯片测定阿司匹林中乙酰水杨酸含量,讨论影响测定的多个因素,同时用药典法和常规电导滴定法验证测定结果的可靠性,为微型全分析系统整体集成和样品现场分析奠定一定理论与实验基础。     

用于微量化学分析芯片的微型无阀泵流动特性分析与测试

从理论计算、流场仿真和试验三方面研究了用于微流控化学分析芯片的微型无阀泵流动特性 ,初步建立了微型无阀泵流道结构的数学模型 ,重点讨论了结构参数的选取原则及相应的流动阻尼系数的计算方法 ,采用 Matlab针对该数学模型进行了数值计算 ,并进行了 CFD仿真对计算结果进行对比及修正 ,最后通过试验验证了数值计算与仿真的可靠性 ,为微型无阀泵参数化设计及优化提供了理论依据及经验曲线。     

微流控芯片与电喷雾质谱联用接口的制作与应用

介绍了自制玻璃微流控芯片与电喷雾离子化质谱(ESI-MS)联用接口的制作方法。在芯片边缘直接将外接管路与管道相连，通过芯片上的旁路引入辅助液体，通过电场或压力驱动将样品送入质谱仪，实现稳定电喷雾。以芯片作为预进样平台，利用质谱检测了蛋白混合物、兴奋剂类药物混合物和中药提取物。在接口制作中，使用CB胶和保护性盖片，解决了机械加工步骤(切割、打磨和打孔等)中对微型结构的保护封装问题；在外接管路中的金属双通上施加高压电场地电势，实现了芯片管道中液体的电渗泵驱动。     

微流控芯片技术及其在检验医学中的应用

芯片实验室技术作为基因组学和蛋白质组学研究的一种新的技术平台 ,受到广泛重视。其中微流控芯片可用于基因组学和蛋白质组学的各个领域 ,包括基因表达分析、基因多态型分析和临床诊断等 ,可以完成样品的分离、反应和分析等所有步骤。基于毛细管电泳的微流控芯片技术可以更快地完成PCR产物分离。本文介绍微流控芯片技术的原理、研究进展及其在检验医学中应用     

基于MEMS的微动力系统的发展动态

综述了微动力机电系统的发展概况和研究进展,简单介绍了微型热电发生器、微燃料电池和能量收集器这3种典型的微动力机电系统的一些研究成果,在此基础上研制了一种新颖的,无运动部件的微热光电系统.     

基于微液滴介质和差分电容器的静电式微型振动发电机

针对现有悬臂梁式微型振动发电机存在低频响应不敏感,抗冲击能力差等问题,提出了一种利用微液滴介质拾振实现差分电容器变化及电荷转移的静电式微型振动发电机新结构.根据驻极体模型,推导出了差分电容器极板的电荷分布公式;结合微液滴作受迫正弦振动假设,建立了静电式微型振动发电机的数学模型.采用COMSOL Multiphysics软件对微液滴运动及电容器极板电荷分布进行了仿真,得到了发电机的输出电压幅频特性.制作出了以汞为介质的静电式微型振动发电机样机,进行了样机的性能测试.实验结果表明:该静电式微型振动发电机共振频率为3 Hz,在加速度为3 9、振动激励频率为3 Hz,负载为1 MΩ时,测得样机输出电压峰-峰值为1.21V,输出功率为0.73 μW,实现了环境中低频振动能量的获取与转换.     

微型摆式内燃发电机的循环能量分析及效率计算

微型摆式内燃发电机(M ICSPG)是微型摆式内燃机和发电机的有机集成体。在左、右燃烧室的交替驱动下,M ICSPG通过自由活塞组件(SFPA)的往复摆动,实现燃料的化学能和电能的直接转换。本文从M ICSPG的一个工作循环着手,按照能量的输入、流动、耗散及输出的传递过程,剖析了M ICSPG中能量的转换规律;并以此为基础,估算了M ICSPG的效率、平均输出功率、SFPA的最大瞬时速度等特性参数。研究结果对M ICSPG中各能量组件依存关系的理解、控制系统的设计、工作特性及效率的提高提供了有益的参考。     

磁性液体微压差传感器校准信号源的研究

提出了一种新颖的低频(0.1～100Hz)磁性液体正弦压力信号源,可用于微压差传感器校准实验,该信号源能够产生与激励电流频率相同的正弦微差压.利用单自由度受迫振动原理分析了输入电信号和输出压力信号之间的函数关系.采用有限元方法(FEM)分析了磁性液体正弦压力信号源内的磁场分布并计算了磁性液体所受磁场力.最后搭建了测试信号源性能的实验平台,并给出了实验结果,由此计算了系统的固有频率及阻尼比等特征参量.实验结果显示与理论分析一致.     

压阻式微差压传感器水头标定方法

针对工业和科研领域常用的小量程微差压传感器,设计了一种简单实用的水头标定方案,给出了标定步骤。应用该方案标定国产某型号传感器,结果表明线性误差小于0.22%,完全满足应用要求。     

微细电火花加工用晶体管脉冲电源的研究

在传统晶体管脉冲电源的基础上，研制开发了一种适用于微细加工的晶体管脉冲电源，这种脉；中电源可以满足微细加工中粗加工、精加工的不同需要，可实现最小脉宽为50ns的放电电流。通过微细孔加工实验，对所开发的晶体管脉冲电源的加工特性与传统的RC脉冲电源进行了分析比较，实验结果表明前者的加工效率约为后者的2～6倍。     

基于异形孔等效放电面积的微细电火花加工技术

针对喷丝板异形孔加工这一工艺难题，分析了微细电火花加工系统的关键技术，并对传统晶体管可控式RC脉冲电源电路拓扑进行了改进，设计并研制出适合微细电火花加工的新型微能脉冲电源。针对等效放电面积对微小异形孔加工效率及加工精度的影响进行了详细的理论分析与大量实验研究，为合理地选择加工规准提供了可靠的理论与实践依据。     

导光均光微槽透镜阵列精密磨削及其热压微成型

薄壁LED照明依赖丝网印刷的微阵列导光板,但其表面油墨点阵易老化,且微结构很难优化。因此,在导光板表面设计出高斯分布的空间微槽透镜阵列,并采用数控微磨削技术对其进行加工,替代市面丝网印刷的2D微圆阵列。首先,用微光学原理模拟导光板导光效率和出光均匀度,优化微透镜阵列的形状、尺寸和分布。利用金刚石砂轮微尖端在PMMA导光板表面精密磨削出微透镜阵列,检测其导光效率及均匀性。最后,利用微磨削加工的微阵列成型钢模芯开发微透镜阵列的快速热压微成型工艺。微光学分析表明,微槽透镜阵列比微方形透镜阵列和微半球透镜阵列分别提高导光效率6%和15%。而且,微槽透镜阵列变间距高斯分布比等间距分布提高导光效率32%,提高出光均匀度73%。试验结果显示,微磨削可以控制微槽透镜阵列加工的表面质量和形状精度,应用于LED导光板后比丝网印刷的导光板提高导光效率7%和出光均匀度9%。此外,开发3 s的快速热压微成型工艺,可以加工出变间距和变深度的微槽透镜阵列,比丝网印刷的微圆阵列提高照度26%和出光均匀度49%。因此,微空间结构优化的微槽透镜阵列比丝网印刷的2D微圆阵列可附加出更高的微光学应用价值。     

新型磁性液体微压差传感器的设计及耐压分析

传感器是磁性液体的重要应用领域之一。为弥补现有磁性液体微压差传感器的不足,设计了一种新型的磁性液体微压差传感器,该传感器的复合磁芯由磁导率高的1Cr13和永久磁铁构成,磁性液体被吸附在永久磁铁的端部形成环状起到润滑和密封的作用,敏感元件采用1Cr13,转换元件采用对称线圈。当磁芯进入线圈后,使得线圈电感发生变化,电桥电路输出明显的电压信号。在此基础上,提出了回复力的线性程度和磁性液体环的耐压能力决定了磁性液体微压差传感器的量程范围,并通过理论推导、仿真分析和实验研究的手段证明了磁性液体环的密封耐压能力能够满足磁性液体微压差传感器的测量要求。该传感器体积小、成本低、便于安装,具有很强的实用价值。     

微热光电系统燃烧器的研究

介绍了一种新颖的微动力机电系统，即微热光电系统。该系统可以取代电池作为各种微型机械的动力，广泛应用于民用与军工部门。微燃烧器是微热光电系统的一个重要元件，其外表面必须产生一个高而均匀的温度分布，以尽可能高地输出辐射能。结合三维数值模拟与实验对微燃烧室进行了研究。研究结果表明，带有台阶的微火焰管燃烧室非常适合于微热光电系统的应用。