超微量点胶方法与实验

针对微装配/密封工程对用胶量超微化(≤1 pL)的需求,提出了一种既适用于接触式点胶,也适用于非接触式点胶的超微量点胶方法.采用移液针穿过装有胶液的玻璃微管,在移液针先端吸附微小胶滴,当移液针先端靠近点胶面时,其先端吸附的微小胶滴与点胶面接触,移液针离开点胶面后,微小胶滴的一部分将残留在点胶面上,实现超微量点胶.通过匹配点胶的参数,实现点胶量的控制.该方法可以适用于任何黏度(1～3.5×105 cP)的胶液、任意空间方向的超精密点胶.实验讨论了移液针直径和点胶距离(移液针先端与点胶面的距离)对点胶性能(胶斑直径)的影响;在此基础上,匹配移液针直径、点胶距离、玻璃微管内径和点胶速度等参数,实现了胶液黏度为971 cP,点胶量为40 fL、170 fL、180 fL在3种亲水性不同的点胶面上的微量点胶;以及胶液黏度为3×104 cP,胶斑直径为243.9 μm时的超微量点胶.实验结果验证了提出方法的可行性.     

数字化移液工作站的设计与开发

移液是生物学、医学等领域的重要操作内容,是各项研究实验的基础操作之一。目前,在涉及到移液、滴定的工作中大多使用移液枪。这些仪器的取液放液的过程需依靠人工操作,易出现漏加液体、遗忘润洗等问题。因此,构建一个定量精准、智能化程度高且经济合理的移液工作站,具有现实的研究意义和应用价值。通过数字化控制实现少量和微量液体的可控自动滴定,克服手工重复性取液和放液的问题,摆脱人工操作,提高工作效率。     

一种提高全自动酶免分析仪微量移液精度的方法

为提高全自动酶免分析仪等微量移液系统的移液精度和可靠性,提出了一种动态法液位探测和双极值法压力监控相结合提高微量移液精度的方法.首先,通过探针式电容传感器动态法进行液位探测,有效减小电机运动惯性以及浸润现象产生的毛细管作用对液位探测精度的影响;然后,用双极值法对移液过程进行压力监控,避免堵针、样本量不足、气泡等异常移液现象对移液精度的影响.在此基础上,利用基于GM(1,1)模型的灰色动态滤波方法对电容传感器、压力传感器的输出进行滤波,提高传感器输出的稳定性,从而提高对液位判定及移液异常现象判定的准确性.通过微量移液实验对该方法进行了验证,实验结果表明,基于探针式电容传感器的液位探测动态法与传统单向测量法相比,液位探测精度由±0.3 mm提高到±0.1 mm;在保证液位探测精度的前提下进行基于双极值法压力监控的微量移液操作,能够对移液过程中异常移液现象进行实时判断并保证压力曲线信息的完整性,将移液精度由±5.0％提高到±2.4％.     

基于液滴微流控技术的集成式数字PCR芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,设计出一款新型的微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)芯片。该芯片由流动聚焦式微滴生成模块及后方的微滴储存腔构成。使用COMSOL软件对微滴生成及收集腔内液体流动进行仿真,验证芯片结构的合理性。使用软光刻技术及模压成型方法制得聚合物芯片并进行试验,结果表明,该芯片可以在70s内生成20 000个直径为120μm(0.89nL)的微滴,微滴一致性较好(体积的变异系数为2.11%),且可以整齐、稳定地排列在收集腔内。应用该芯片直接进行原位PCR扩增及检测即可得出DNA检测结果。该芯片具有高灵敏度、高通量和高集成度的优势,避免了普通数字PCR的各种缺陷,如操作复杂、移液过程中的样品污染、样品损失、微滴破碎和融合。     

无管路滴液系统技术改进措施

无管路滴液系统是当今技术最为先进的一种染料自动配色系统,广泛应用于印染企业、院校实验室、化验室等与燃料配方有关的生产、研究领域,无管路滴液系统替代了传统的人工吸液操作方式,传统的操作过程全部由电脑控制完成,从而极大提高了滴液的精确性和打样效率.     

pL级超微量点胶笔的开发及其在封孔中的应用

狭小空间内pL级超微量点胶是胶接技术的难点,针对这个问题,开发了pL级超微量自动点胶笔。基于转印式点胶分液原理,通过移液针穿过装有胶液的玻璃微管,获取胶滴,利用胶滴在点胶面上的转移分离,实现超微量点胶。开发的点胶笔全长仅为65 mm,最小分辨率0.24μm/step,最大行程7 mm,点胶笔通过USB接口连接到上位机上,可以实现对点胶过程的控制。通过大量实验,研究了点胶笔的性能,并将其应用到直径170 mm,长度350 mm小空间密封腔内,直径5~20μm的微孔胶封上。实验结果表明开发的点胶笔,装夹方便,重复精度高,即适用于覆盖式封孔,也适用于插入式封孔。通过调整点胶笔移液针的种类、尺寸、移动速度和封胶方式,可以在密闭小空间内,压力环境变化的工况下,实现微孔的pL级密封,最小封胶量为4.4 pL,满足工程需要,为小空间内的封胶提供了有效技术途径。     

基于C#语言的全自动移液工作站上位机系统设计

核酸检测已经成为医学检验的重要手段之一。目前,核酸提取过程中涉及到的移液、滴定工作大多使用移液枪。人工使用移液枪进行移液、滴定等重复且繁琐的工作,易造成人为因素误差等问题。采用C#语言,开发设计了与全自动移液工作站配套的人机交互的上位机系统。通过上位机系统控制,实现对核酸样本及试剂的全过程操作,极大提高了核酸提取的工作效率,具有现实的应用价值。     

高通量半自动移液工作站校准方法的研究

提供一种针对高通量半自动移液工作站校准的试验方法。采用衡量法对96通道半自动移液工作站进行准确性校准,利用SPSS分析软件对各排移液结果进行组间差异性分析,同时对各通道吸液进行观测,验证设备的均一性。结果显示,96通量半自动移液工作站10μL和5μL检定点下容量误差和重复性分别在±8.0%和≤4.0%范围内,1μL检定点下容量误差和重复性分别在±12.0%和≤6.0%范围内,所有结果全部符合标准规定。96孔各排数据均无显著性差异(P0.05),吸头吸液均匀,无漏吸和滴落现象。此方法可以对高通量半自动移液工作站的准确性和均一性进行日常监测,从而提高实验质量,保障实验结果的科学准确。     

基于表面张力的微量点胶影响因素与规律分析

针对精微装配制造对超微量胶滴及高精度点胶技术的要求,提出了一种基于胶液表面张力的接触式点胶方法。重点分析了影响点胶质量和胶斑大小的因素,并针对部分主要影响因素进行了实验研究。设计并搭建了微量点胶系统及点胶过程观察与胶斑显微图像观测系统。通过对实验结果的分析,得到了点胶速度、移液针尖端直径、点胶距离和胶液黏度这四种因素对胶斑大小及胶斑质量的影响规律;通过对大量点胶结果的统计分析,计算出了该微量点胶系统的点胶成功率约为92.7%;分析明确了点胶失败及导致异形胶斑形成的原因。     

液压支架不同参数对液压支架移架速度的影响研究

为提高液压支架液压系统的整体工作性能,以泵站额定流量400 L/min时得到的移架速度的基础上,对比分析进回液管直径、阀芯直径及阀芯最大开口度对液压支架移架速度的影响.分析得出:液压支架移架动作属于动态过程,可采用大泵站额定流量来提高液压支架的移架速度;增大进回液管直径,液压支架的移架时间减少0.1s,移架速度明显提高...     

基于VB编程的电位滴定数据采集及处理系统

采用基于USB接口的高精度24位A/D数据采集卡,连接滴定装置和pH计,设计了一个数据采集与处理系统,包括用采集卡将化学滴定过程中的体积信号和测量信号转换为数字输入计算机、通过VB编程实时显示、处理以及存贮。利用该系统将滴定曲线的一阶导数实时变换为突跃指数,对有机弱酸的总量进行电位滴定分析,得到了准确、稳定和可靠的结果。     

液性塑料心轴的设计与试验研究

弹性心轴是一种外涨式的自动定心夹具,它利用定位-夹紧元件的均匀弹性变形来实现对工件的无间隙定位,其设计和制造较为困难。本文针对传动装置中框架类零件加工精度难以保证的问题,对其中一种典型零件选用液性塑料涨开心轴作为设计方案,进行了液性塑料心轴的设计、性能分析、参数优化、加工制造和试验研究,摸索出了可行的工艺方案,满足了零件的加工精度。     

Transmission electron microscopy of mercury metal

Transmission electron microcopy (TEM) analysis of liquid metals, especially mercury (Hg), is difficult to carry out because their specimen preparation poses a daunting task due to the unique surface properties of these metals. This paper reports a cryoTEM study on Hg using a novel specimen preparation technique. Hg metal is mixed with water using sonication and quenched in liquid ethane cryogen. This technique permits research into the morphological, phase and structural properties of Hg at nanoscale dimensions.     

回转圆盘薄片刀具横向振动控制研究

针对高速回转圆盘薄片刀具实际工作时存在的横向振动问题，应用有限元方法和拉格朗日方程建立了高速回转圆盘薄片刀具的动力学方程。在此基础上，根据流体动压润滑理论，研究了一种高速圆盘薄片刀具横向振动控制器，利用高速圆盘薄片刀具的回转运动和横向振动来形成流体压力膜，抑制圆盘薄片刀具的横向振动。理论分析表明，这种利用流体动压润滑原理工作的控制器可以有效地减少高速圆盘薄片刀具横向振动的幅值。     

基于液晶的激光偏振测量系统研究

主要研究基于液晶的激光偏振测量系统,利用液晶可变相位延迟器(LCVR)代替传统测量技术中的旋转波片,改变所加的电压值控制液晶双折射系数,对入射光的偏振状态进行精确控制.通过偏振光调制法测量斯托克斯(Stokes)参量,从而实时、准确地测量激光的偏振特性.同时,利用虚拟仪器LabVIEW软件平台实现系统的数据分析、处理、界面显示和打印输出功能的一体化.研究表明:该方法能够准确地测量光束的偏振特性,能够服务于从科研实验室到工业生产过程的各类应用领域,具有广阔的应用前景.     

人工虫草菌丝体研究进展

本文从人工虫草菌丝体的化学成分分析,功效及应用研究,液体发酵培养的研究方面对人工虫草菌丝体研究进展进行综述.人工虫草菌丝体的化学成分与功效和冬虫夏草差不多,又易于用发酵法大量生产,可缓解冬虫夏草的供需矛盾,成为冬虫夏草的替代保健品.     

A scanning electron microscope based new method for determining degree of substitution of sodium carboxymethyl cellulose

Na-CMC or sodium carboxylmethyl cellulose is a water soluble anionic polymer obtained by introducing carboxymethyl groups along the cellulose chain. Na-CMC is usually synthesized by the alkali catalyzed reaction of cellulose with monochloroacetic acid. The functional properties of Na-CMC depend on the degree of substitution of the cellulose structure (i.e. how many of the hydroxyl groups are substituted per monomer unit), and also on the chain length of the cellulose backbone. The degree of substitution of Na-CMC is usually determined according to ASTM D1439 which evolves the conversion of the Na-CMC to free acid then again forming Na-CMC by adding excess alkali and finally titrating the excess alkali with standard hydrochloric acid (0.3 N). The used volume of the standard alkali determines the degree of substitution. These existing chemical methods for determining the degree of substitution are not very convenient and very time-consuming involving the use of hazardous chemicals. In this research, we have evaluated that the scanning electron microscope equipped with Energy Dispersive X-Ray Analysis can be used to directly determine the degree of substitution.     

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...     

Chemical sensors and biosensors in liquid environment based on microcantilevers with amplified quality factor

A new technique is presented for bio/chemical sensors, based on microcantilevers, for detection in liquid environment. The low quality factor of the cantilever in liquid is increased up to three orders of magnitude by using Q-control. This enables AC detection that is immune to the long-term drift of the DC cantilever response in liquids, and to temperature variations. This technique has been applied for the detection of ethanol in aqueous solution by using the microbalance method, and for antibody/antigen recognition by the surface stress method. The results show the feasibility and very high sensitivity of these novel devices.     

Effects of the geometric orientations of the nozzle exit on the breakup of free liquid jet

Free liquid jets are produced through various geometric orientations of the nozzle exit. The breakup lengths of liquid jets under various geometric orientations of the nozzle exit were studied. Images of jets were captured using a high-speed camera with a maximum frame rate of 1000 frames per second and were analyzed to determine the dynamics between jets and breakup lengths. The breakup length of jets changes with the cut angle of the nozzle exit. In addition, adding polymer reduces the effect of the cut angle of the nozzle exit on the breakup length for an entire range of velocities. The effect of the cut angle on breakup length is predominant for aqueous solutions with surfactants. This work provides motivation for further computational research to study jet dynamics in a partially covered nozzle exit, such as the case in which the boundary conditions near the nozzle opening is more complex with the cut angle and its vertex position, which directly reflects liquid jet dynamics.