实时可重构的共面型光诱导介电泳微操纵平台

归纳与总结了各类单细胞微操作技术的最新研究进展,提出一种新的实时可重构的共面型光诱导操控平台,完成了光诱导介电泳芯片的设计、加工与操控平台的搭建.在通过采用机器视觉及模式识别技术实现微粒自动识别与实时追踪的基础上,通过视觉反馈控制在光电导层上生成动态可重构的光模式虚拟电极阵列,形成特定的空间势能形貌,并基于介电泳效应实现微粒的可编程操作.最后,基于多物理场耦合模型及数值模拟技术,定量分析了新式光诱导介电泳芯片的捕获及释放模式,并基于临界最大流速Q这一品质因数,对比分析了共面型与经典式光诱导介电泳捕获模型的尺寸选择性与槽道高度相关性.研究结果表明,共面型光诱导介电泳模型相对于经典光电子镊而言,在单细胞排布方面更具有优势--更高的捕获强度、稳定性、选择性以及分选效率.     

基于介电电泳的粒子分离微流控芯片的研究

文中制备了一种用于粒子分离的介电电泳微流控芯片,利用粒子介电性质不同实现粒子批量、高效分离。采用MEMS工艺,由光刻有电极的ITO玻璃基底和PDMS微通道制备而成。在此基础上,测定了当缓冲溶液的电导率为1μS/cm、交流信号电压为10 V时聚苯乙烯小球和酵母菌的正负介电泳响应,确定了两种微粒的分离条件:酵母菌细胞在1~50 k Hz时表现负介电泳响应,50 k Hz~5 MHz时表现正介电泳响应,50 k Hz为交叉频率;聚苯乙烯小球在1 k Hz~5 MHz始终表现负介电泳响应。选取10 V、5 MHz交流电压信号作为分离条件,对直径均为5μm的聚苯乙烯小球和酵母菌进行了分离,分离效率达到92.4%。     

介电泳辅助的药物洗脱支架载药机理

针对微探针型药物洗脱支架局部载药的特殊要求,提出基于介电泳自组织的载药新方法。首先根据介电泳装配原理,建立介电泳辅助的药物洗脱支架载药模型,并结合量纲一介电泳力及粒子运动控制方程,对解空间内介电泳力分布及粒子运动轨迹进行有限元模拟,讨论粒子相对电极位置及布朗运动对其装配效率的影响,在理论上证明基于介电泳装配的载药方案完全可行。最后在数值模拟的基础上,通过支架表面尖端载药测试平台,对理论预测进行了试验验证。试验结果表明：在去离子水中,当电压峰—峰值为10 V,频率处于0.1～1.0 MHz范围内时,直径4.4 mm的乳胶颗粒在正介电泳力作用下向尖端聚集,且当频率约为500 kHz时,其粒子运动速度达到最大。     

惯性力和介电泳力耦合的细胞分选仿真设计研究

针对目前微流控芯片单物理场分选精度低、通量小等劣势,提出了多物理场耦合的分选方式.多物理场粒子分选方案是采用惯性力与介电泳力耦合的方式,通过理论计算分析了惯性力与介电泳力的工作原理,并利用COMSOL对惯性力粒子速度变化、介电泳电场进行了仿真分析,对结构进行了优化,确定了芯片尺寸:整个通道由2部分组成,通道入口处利用惯...     

介电电泳细胞分析芯片结构设计及富集效率优化

为了研制高富集效率的介电电泳细胞分析芯片,首先从介电电泳力出发,推导了悬浮细胞所受的介电电泳力公式。通过对比常规微电极的电场强度分布,选择叉指式阵列微电极构建介电电泳芯片;通过模拟不同结构参数下微通道中的电场分布对芯片结构参数进行优化设计。针对Hep G2肝癌细胞,分别分析了细胞受介电电泳力、流体力以及重力作用下的运动情况,获得了Hep G2肝癌细胞富集的初步优化条件。为了对模拟结果进行验证,采用微加工技术制作了介电电泳细胞分析芯片。以Hep G2肝癌细胞为待测样品,当芯片所施加正弦交流电压为5 V,频率为4 MHz时,获得了88.89%的富集效率。     

三角形截面微流道中粒子惯性聚焦分离特性

为实现不同尺寸微粒的高效分离,提出一种三角形截面微流道的惯性微流控芯片,研究了微粒在流道中的聚焦与分离特性。首先,设计一种直角三角形截面结构的螺旋流道,采用精密微铣削工艺加工了流道的铝材模具,利用倒模与等离子清洗键合工艺制备微流控芯片。接着,配制三种尺寸（6μm,10μm和15μm）的荧光微粒悬浮液,利用高速摄像机和荧光显微镜拍摄粒子在流道中的运动轨迹,观测不同悬浮液流量时微粒的聚焦效果。最后,对微粒聚焦轨迹图像进行堆叠分析,研究微粒的惯性聚焦与分离行为。结果表明：随着悬浮液流量的增大,6μm粒子逐渐聚焦并向流道外壁面迁移,而10μm和15μm聚焦粒子束则向流道中心迁移。当悬浮液流量为1.5 mL/min时,6μm和15μm混合粒子实现了100%精确分离。研究结果表明,三角形截面螺旋流道可产生强偏置二次流,使不同尺寸微粒实现高效、精确分离,为细胞精准操控提供了一种新的技术手段。     

微全分析系统中的介电泳技术发展

近年来,在微全分析系统成为环境监测、生物、医学、药学等学者孜孜以求的目标的背景下,由电泳技术发展起来的介电泳技术作为微全分析系统的组成部分,成为微粒分离、捕捉和操纵的热门技术之一,吸引着学者们的关注.通过介绍介电泳技术的研究内容、发展现状和应用,旨在剖析介电泳芯片的发展趋势.     

毛细管电泳芯片非接触电导检测系统设计

针对毛细管电泳芯片检测系统的微型化,基于ARM11微处理器和嵌入式Linux操作系统,通过自制激励源与信号检测电路,编写驱动程序和上位机软件,设计了一款体积较小的用于毛细管电泳芯片检测的非接触电导检测系统。激励源交流电压频率在10~400 k Hz之间连续可调,电压幅值在0~10 V变化。通过使用电极宽度为1 000μm、电极间距为800μm的电泳芯片对系统进行测试,在频率100 k Hz、10 Vp-p的激励信号下,对浓度为10-3mol/L的氯化钾溶液进行检测,可得到相对峰值大于200 m V的检测信号。     

交流电热流场对微纳粒子介电泳行为的影响

以叉指电极阵列为例,分别建立对称物理场、非对称物理场和行波物理场的有限元模型,求解三种情况物理场下微通道中的电场、流场、温度场和介电泳力的分布,分析交流电热流场的对流与传质过程对流场中微纳粒子介电泳的影响规律和干预方式。结果表明,对称物理场和非对称物理场内部均产生漩涡式扰动,增强了流场的对流与传质,可将处于介电泳有效作用范围之外的微纳粒子输送至电极附近区域,扩展了介电泳的实际有效作用区域。行波叉指电极阵列构建的流场则无明显漩涡,但行波物理场中介电泳力的衰减较慢,电极厚度60倍高度处衰减为10%,显著提高了对微纳粒子的操控和输送能力。     

缓冲液成分对介电泳力的影响

在介电泳研究中,缓冲液对微粒运动情况的影响是不可忽略的,而目前关于缓冲液的研究关注则较少.文章旨在研究缓冲液中的大分子与离子对介电泳操纵的贡献.通过观察酵母菌在不同成分、不同配比的缓冲液中的运动情况,说明了缓冲液中大分子成分的增加可以降低溶液电导率而在同样电导率的溶液中对微粒的介电泳操纵影响不大,而离子的增多会增大溶液电导率,而在同样的电导率下会增加介电泳对微粒操纵的困难程度.     

非金属电热元件参数在线测量仪研究

介绍一种采用8031单片机构成的高精度、智能型电热元件参数在线测量仪。该测量仪采用简单的欧姆定律测量电热元件电阻，同时可进行电压、电流的测量，测量过程由单片机控制，测量结果可以进行在线显示，并可通过RS－485口实现计算机通信，便于构成现场总线系统。     

基于DNA多态性个体识别数学模型的建立

这里就DNA芯片识别数学模型的建立阐述了笔者的思想。针对DNA芯片的位点图使用了二值处理方法,利用最大类间方差法确定阈值。在芯片扫描图的信息处理中采用了子图分割和单独处理方式。通过跟踪找出位点图像边缘线。借助使用近似曲线算法和积分,求得样点面积值。通过与标准样点对比得出该点的二进制值。文中讲述了数学模型的建立过程。     

铝合金点焊前期温度场特征的研究

铝合金点焊是一个高度非线性的力、热、电相耦合的复杂过程,其接触电阻同时具有分布上的随机性和变化上的高度非线性双重特征。在深入分析铝合金点焊电接触特点的基础上建立了一种新的接触电阻数学模型,并利用该模型对其点焊加热前期的温度场进行了数值模拟。结果表明,在通电的第一个1/4周波内,温度场分布极不均匀,电极的烧损与飞溅等缺陷主要发生在这一阶段;在第一个半波内,熔核已经基本形成;结果还表明,在铝合金的点焊中,电极的局部烧损与粘连是很难避免的。     

一种微操作平台的自适应运动跟踪控制

针对微操作平台的迟滞非线性和时变性,提出单神经元PID控制策略来对其进行运动跟踪控制,从而提高平台的运动精确性和响应快速性。采用RBF神经网络辨识器对微操作平台的梯度信息进行在线辨识,利用单神经元网络学习算法完成PID参数的在线自整定,实现微操作平台的自适应运动跟踪控制。为说明所提出控制方法的可行性,将其与普通PID控制方法进行了比较分析,实验结果表明,单神经元PID与普通PID控制的位移误差范围分别为-0.5~0.5μm、-2.5~2.5μm,调整时间分别为0.1s、0.4s,所提出控制方法具有更好的控制精度和响应快速性,并具有较强的自适应性。     

TWEO微流体驱动理论模型与实验研究

为研究行波电渗(TWEO)微流体驱动,在封闭微通道内TWEO微流体驱动进行了仿真和实验分析。根据双电层电荷分布规律,建立了行波电渗微流体驱动理论模型;通过对行波电渗电场和流场问题的求解,获得了封闭通道内流场仿真结果,并与实验结果相比较,验证了相关理论的正确性;对微通道内2/3高度处微流体流速进行仿真与实验结果分析,结果显示电渗流流速与频率的关系满足正态分布,为进一步展开对行波电渗微流体驱动及其在芯片实验室中的应用奠定了基础。     

基于ARM9和DS18B20的汽车空调系统设计

采用ARM9内核芯片S3C2410为控制器,设计了一种嵌入式汽车空调温度控制系统,可实现现场显示、实时控制等功能。传感器使用了单总线数字式温度传感器DS18B20测量温度值。阐述了系统的构成原理和实现流程,重点介绍了系统的硬件结构。结合温度模糊控制算法,实验表明系统的硬件电路简单、控制精度好、可靠性高,且易于扩展。     

Localization of burn mark under an abnormal topography on MOSFET chip surface using liquid crystal and emission microscopy tools

This article focuses on the localization of burn mark in MOSFET and the scanning electron microscope (SEM) inspection on the defect location. When a suspect abnormal topography is shown on the die surface, further methods to pin-point the defect location is necessary. Fault localization analysis becomes important because an abnormal spot on the chip surface may and may not have a defect underneath it. The chip surface topography can change due to the catastrophic damage occurred at layers under the chip surface, but it could also be due to inconsistency during metal deposition in the wafer fabrication process. Two localization techniques, liquid crystal thermography and emission microscopy, were performed to confirm that the abnormal topography spot is the actual defect location. The tiny burn mark was surfaced by performing a surface decoration at the defect location using hot hydrochloric acid. SEM imaging, which has the high magnification and three-dimensional capabilities, was used to capture the images of the burn mark.     

一种IC卡电表系统的实现

提出一种在标准感应式电能表的基础上增加单片机控制模块,通过计量芯片计量电能的智能IC卡电能表。用户和管理部门通过IC卡向电能表传送信息。详细地说明系统的功能与工作原理,并给出硬件框图与软件流程图。     

基于ADE7757的智能电能计量仪

介绍了ADE7757芯片的结构和测量原理,并提出了一种以ADE7757和P87LPC764单片机为核心的电能测量的方法。该测量方法使输入的电压、电流值在芯片内部完成功率运算,经单片机换算,得到有功功率和电能的测量值。由于采集的电压、电流信号均作了数字化处理,使整个测量具有电路简单、抗干扰性能好、测试精度高等优点。     

激光荧光扫描光谱仪

本文介绍了一种智能化激光荧光扫描光谱仪,可对大尺寸光致荧光样品进行扫描分析,从而获得需求的整体信息,进一步以发光二极管（LED）外延片为例,介绍仪器进行外延片在线无损检测的应用。该仪器可声速对LED外延片进行在线检测,给出相关参数。实现智能化检测。