低电压驱动毛细管电泳芯片电势分布的数值计算

低电压驱动阵列电极式毛细管电泳芯片是针对毛细管电泳芯片分离电压高、系统体积庞大的缺点,在原有芯片的结构上进行改进的电泳芯片.通过建立数学模型,计算了设置阵列电极后毛细管电泳微沟道内的电势分布,并与常规进样条件下微沟道内的电势分布进行比较,结果表明该方法可以使分离电压大幅度下降.     

凝胶基蛋白质芯片制备系统设计

设计构建了具有紫外实时检测功能的凝胶基蛋白质芯片制备系统,借助毛细管电泳技术制备出凝胶基蛋白质阵列。芯片制备系统包括高压电源、毛细管电泳、点样阵列化和紫外定量检测4个功能模块,其中高压电源具备可调输出功能,毛细管电泳加装了超声波振动除气泡机构,点样阵列化模块采用微米级三维位移台,紫外定量检测模块使用了280nm单色LED。通过调节电泳电压、蛋白质浓度、毛细管直径以及点样停留时间等参数,可以实现对样点大小和蛋白质含量的调节。     

毛细管电泳芯片高压电源系统

以STN32F103微控制器为核心,采用集成的高压模块,设计了用于毛细管电泳芯片检测的高压电源系统.通过闭环反馈对高压模块的输出进行控制,提高了输出电压的稳定性.采用继电器阵列电路实现了电极的快速切换,减少了人为因素的干预.用户可以通过键盘设置进样、分离过程中的电压和时间,通过LCD实时显示当前的电压值.实现了由O～5V控制0～5 000 V的三路连续可调电压输出,输出电压相对误差小于0.3％,最大输出电流为0.25 mA.系统具有体积小、输出电压稳定、自动化程度较高等优点,能够满足毛细管电泳芯片检测的需要.     

芯片毛细管电泳电动进样实验的研究

芯片毛细管电泳分析系统在免疫测定、DNA分析和测序、氨基酸和蛋白质分析、生物细胞研究方面有广泛的应用前景.其中采用的电动进样控制系统,具有控制电压低,控制灵活等特点.介绍了一种芯片毛细管电泳电动进样实验的设计,并给出实验中的测试结果.     

低电压集成电泳芯片的研制

电泳芯片是一种重要的微型分析仪器。针对目前电泳芯片分离电压高、难以实现真正的一体化集成等问题,利用在分离通道上分段、交替、循环施加电压的方法提出了电泳芯片低电压分离的模型。依据该模型对这种低电压集成电泳芯片的研制工艺和控制系统进行了研究,研制出了相应的样品。初步实验表明,该电泳芯片的低电压分离的思想可为分析仪器的集成化、便携式设计提供一定的方法。     

半月形电极微液滴驱动的微流控芯片

针对目前数字微流控芯片驱动电压比较高的问题,本文对比传统的驱动电极结构,研制了一种可以降低驱动电压的半月形驱动电极数字微流控芯片.首先,基于介电湿润原理,分析微液滴所受介电湿润力和微液滴接触圆上有效三相接触线所对应弦长的关系.接着,对比分析了传统的方形、叉齿形驱动电极与提出的半月形驱动电极上液滴有效三相接触线所形成的弦长大小;分析得出3种驱动电极结构中半月形驱动电极所形成的有效弦长最大,从而表明半月形驱动电极的数字微流控芯片上介电驱动力最大.最后,利用设计制作的3种驱动电极介电湿润芯片分别实验验证驱动液滴的效果.结果表明,所研制的半月形驱动电极数字微流控芯片的最小驱动电压分别比方形和叉齿形驱动电极芯片降低了约37％和67％.另外,当有效驱动电压为60 V时,半月形驱动电极芯片上2μL去离子水微液滴的速度约为10 cm/s,分别是方形与叉齿形驱动电极芯片上液滴速度的3倍和2倍.得到的实验数据证明了半月形驱动电极数字微流控芯片实现了降低芯片驱动电压的目的.     

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。     

基于电泳分离的生物芯片的设计与改进

在一种低压驱动电泳分离的阵列电极模块基础上，设计制作了一款电泳分离用的基于1VIEMS技术的微流体沟道芯片，与电极模块及控制检测系统共同组成微全生物芯片系统。通过控制系统进行了一系列电泳实验，根据实验结果确定了沟道芯片的最佳尺寸参数。对阵列电极模块进行了改进，在上面增加了一对检测电极，通过比较几种检测方法选择对电泳分离实验进行阻抗检测，以实现检测系统的微型化。通过基于单片机的检测系统对电泳实验分离结果进行一系列的阻抗检测实验，实验结果证明检测电极的设计是可行的。     

数字微流控芯片半月形驱动电极的设计

为了降低数字微流控芯片的驱动电压,将传统的方形驱动电极结构设计为半月形,并研究了不同参数的半月形驱动电极降低驱动电压的效果。首先,根据介电湿润的基本原理分析了不同驱动电极形状对降低驱动电压的影响。然后,通过流体体积法(VOF)对液滴的运动过程进行建模和数值仿真;根据数值仿真结果对比分析了不同结构参数的半月形驱动电极随驱动时间的运动过程。最后,设计了4种不同结构参数的半月形驱动电极芯片,并对其驱动液滴的效果进行了试验验证。结果表明:研制的4种半月形驱动电极微流控芯片中,电极圆弧直径等于电极长度结构的芯片其驱动电压比其他3种电极结构的芯片的驱动电压至少降低了15.6%,而且可以在16V的驱动电压下使1μL去离子水液滴的运动速度达到1.6cm/s,是设计为半月形驱动电极中的最优设计。实验数据证明了电极圆弧直径等于电极长度的半月形驱动电极结构可有效降低微流控芯片的驱动电压。     

低电压下静电力驱动的数字微流控芯片

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室.介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台.该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水层.由于采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,简化了工艺流程,优化了器件结构;而驱动电极...