低成本聚合物微流控芯片加工技术综述

针对传统微流控芯片加工方法成本高昂、耗时长的问题,近年来出现了多种低成本的微流控芯片加工方法,在聚合物、纸等材料上加工、完成了能够满足其应用需求的微流控芯片。对当前各类基于聚合材料的低成本微流控芯片加工技术进行了梳理和总结,并对未来低成本微流控芯片的发展进行了展望。     

基于FPGA的微流控芯片电泳控制系统设计

设计一套基于FPGA的微流控芯片的电泳控制系统。该系统采用具有大量控制端口的FPGA作为系统的控制芯片,同时为了节约控制端口,选取串行控制的A／D与D／A芯片;采用USB2.0高速传输接口与上位机通信,满足了实施控制与数据上传的要求;采用VerilogHDL语言对芯片编程后,可同时对30个PCR芯片实施控制,另外还编写了基于Windows XP的驱动程序与控制软件。     

基于仿生微流控技术的肠道器官芯片构建

人体肠道具有复杂的生理环境,存在肠上皮细胞形成的绒毛结构以及流体剪切力、肠道蠕动等力学条件,且肠道中与人体共生着大量微生物,这些与人类的健康息息相关。对于肠道的研究,传统的体外细胞培养手段不能完全模拟肠道复杂的生理环境,具有局限性。该研究设计了一种基于微流控技术的肠道器官芯片,通过将肠细胞培养于绒毛状基膜,结合流体剪切力来模拟人体肠道的结构与功能。结果显示,该肠芯片重现了肠道的绒毛结构与屏障功能,提高了黏液的表达量,并实现了肠道菌在肠芯片上的实时观察,可以成为在体外研究肠道微生物与宿主相互作用的有力工具。     

聚二甲基硅氧烷微流控芯片的制备

采用印刷电路板技术加工出芯片模具,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料制作出微流控芯片。该芯片由基片和盖片组成,微流控沟道位于基片上,深度和宽度分别为75μm和100μm,由盖片对其进行密封。考察了有绝缘漆模具和无绝缘漆模具制作的芯片的电泳分离情况。在该PDMS微流控芯片上对用异硫氰酸酯荧光素标记的氨基酸进行了电泳分离,当信噪比S/N=3时,最小检测浓度达到0.8×10-11mol/L。     

基于Android的微流控芯片检测仪人机交互系统设计

针对缺少软件控制系统的微流控芯片检测仪可操作性很低的问题,以蓝牙模块HC-06为衔接,Android智能手机为平台,设计了一种微流控芯片检测仪人机交互系统,旨在使用户通过该系统简单自然地操作微流控检测设备,从而达到简便、快速的检测.系统采用STM32为主控制器,控制蓝牙模块将经过电流/电压变换、滤波整流、偏置、放大后得...     

应用于肿瘤细胞基因表达水平分析的微流控芯片

近年来快速发展的微流控技术为单细胞基因诊断的基础研究提供了一个有力的平台,微流控芯片具有样品和试剂低消耗、快速实时、大量样本平行处理等优点,还可以使分析过程自动化、防止污染以及完成自动高效的重复实验。本文主要介绍一种用于高通量单细胞基因表达水平分析的微流控芯片技术平台。芯片集成了单细胞捕获、裂解、纯化、逆转录等生物样品处理单元,通过内置气动微阀实现细胞反应腔的独立寻址,从而实现单细胞处理与分析整个过程的自动化操控。实验结果显示了此平台可以实现基因表达水平稳定性的评估,具有应用于肿瘤早期诊断领域的潜力。     

微流控芯片及其应用

单层BD碟片容量为25GB、双层为50GB,基本上可以满足完全高清节目的记录播放。但是随着3D技术和互动技术的介入以及超大容量数据存储需求的增长,目前的BD标准将面临挑战。本文以工程实践的角度介绍了3种BD碟片的物理结构,并以此为基础,结合当前光存储领域的最新技术,从存储密度和数据传输率两方面展望了BD技术的发展趋势。     

基于微流控芯片的循环肿瘤细胞的分离、检测技术

循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)是自肿瘤原发灶或转移灶脱落进入外周血液循环的肿瘤细胞,是肿瘤远处转移的标志。CTCs有助于癌症的早期诊断、判断疗效、个体化治疗方案制订及诊断预后。随着检测技术的不断改进,CTCs检测成为临床研究的热点,其中,微流控芯片以其高通量高效率以及低成本的特点迅速发展并被广泛研究应用。该课题对CTCs最新检测方法的研究以及未来的发展趋势进行综述,特别剖析结合微流体技术和纳米技术的微流控芯片是如何被应用于循环肿瘤细胞的分离、富集以及检测的,评估各种方法的优缺点,并探讨未来循环中流细胞检测技术的难点和方式。     

基于微流控芯片三维细胞团的构建和培养

采用微加工工艺制作了一种构建多细胞团的聚二甲基硅氧烷(PDMS)双层结构的芯片,可用于药物筛选和术后个体化治疗.该芯片包含细胞培养微孔阵列以及用于生成浓度梯度的多通道分流结构.实验结果表明:在微孔的限制及其表面抗吸附的双重作用下,能够促进细胞聚集形成直径大约为130μm的三维细胞团,其结构稳定,活性良好(存活率约80％...     

面向PCR微流控芯片的多通道温控系统

基于PCR微流控芯片,研究和设计了一套多通道温度控制系统,实现了温控功能并应用于PCR扩增试验.系统由硬件电路搭建和控制软件编写共同实现.温度信号由AD590采集,经过CD4051选通,由TLD0832将模拟信号转换为数字信号,传送给AT89C2051.单片机根据负反馈算法对信号进行处理,得到控制指令,经过TLC5620得到模拟信号,控制驱动电路.利用汇编语言编写功能软件,包括A/D,D/A转换程序、跳转程序和系统闭环程序.通过自主设计的硬件电路和控制软件,实现了微型PCR微流控芯片的多通道温度控制系统.实验结果表明,系统符合PCR扩增原理的要求,升温迅速,控温准确,可用于PCR扩增试验.     

脊波变换及其在图像处理中的应用

Ridgelet是继小波变换(Wavelet)后提出的一种新型的多尺度分析方法。对于图像中的直线状和超平面的奇异性问题,Ridgelet变换体现了比Wavelet变换更好的处理效果。文中给出了Ridgelet变换的概念及其实现算法,将Ridgelet应用于图像去噪,并和小波去噪加以比较说明其优越性。     

基于改进Radon变换的芯片几何特征检测

在分析芯片几何特征检测的基础上,根据Radon变换的基本思想,提出一种用于芯片几何特征检测的改进Radon变换算法,对该算法在矩形芯片边界直线的检测过程中确定边界直线、剔除干扰和加快速度的具体应用进行了研究。试验结果表明,与传统算法相比,该算法可以有效提高识别效率30%,同时具有鲁棒性好及检测结果准确等特点。     

An evaluation of Radon transform computations using DSP chips

The Radon transform and its inverse (a filtered backprojection) are receiving increasing attention for applications in image reconstruction. As data collection capabilities and image reconstruction algorithms have become more sophisticated, the computational intensity of these problems has drastically increased. Parallel processing techniques are being used to implement highspeed hardware designs that will speed up this computationally burdensome task. Parallel arrays of digital signal processing (DSP) chips may be used to compute the Radon transform and back-projection for high-speed image reconstruction. In this paper we describe computation of the Radon transform and back-projection using a parallel pipelined processor architecture of DSP chips and evaluate the accuracy of the computations and quality of reconstructed images. To justify the computational approach selected, alternative procedures for computation of the Radon transform and back-projection are described and their performance using the 32-bit fixed-point arithmetic of the selected DSP chips are compared. We present, evaluate, and compare the simulated performances of implementations of these procedures on two fixed-point DSP chips: the TI TMS32020 and the AT&T DSP16.     

二次Radon变换在高密度矩阵码识别中的应用

根据Radon变换的基本思想方法,提出了一种基于行差列差的二次Radon变换算法,采用该方法可以对矩阵式二维条码即使条码的模块仅占有2.3像素的情况下进行精确快速的识别,该算法主要用于高密度（亚像素级）的矩阵式二维条码QR Code,Data Matrix,Code93等二维条码的识别。     

基于形状和纹理的图像检索

构造了Radon变换的不变量,提出一种新的基于形状和纹理的图像检索方法。对小波图像边缘提取Radon不变量作为形状特征,同时提取小波各频道能量作为纹理特征。然后将形状特征和纹理特征分别进行高斯归一化,计算图像形状和纹理的相似度。最后,利用形状和纹理相似度的加权和进行图像检索。试验结果表明该方法对噪声具有较强的鲁棒性,具有尺度、平移和旋转不变性。     

复杂环境下基于边缘扩张的条形码定位方法

条形码识别技术已广泛应用于人们日常生活和工业生产中.针对基于图像处理的条形码定位和识别过程中会受到光照环境、画面内容、镜头对焦等因素的影响导致识别效果不理想的问题,提出了一种利用边缘特性对条形码图像进行扩张处理与判别的定位方法.首先使用改进的Sobel算子提取图像的边缘特征,对条形码边缘进行区域扩张处理,以增大连通性;...     

一种抗几何变换攻击的盲图像水印

几何变换攻击一直是许多数字图像水印的薄弱环节。即使是轻微的旋转、缩放、平移也将使得图像中的水印难以检测出来。本文中,我们提出了一种基于Fourier-Mellin变换的新的盲水印算法,实验证明它对几何变换攻击具有较强的鲁棒性。     

数字脊波变换的实现与一种改进方法

脊波变换作为一种新的连续空间中函数的多尺度表示方法,其离散变换形式仍然有许多问题有待解决.目前大多将离散脊波变换形式看做Radon变换与小波变换的复合变换形式,进而对其分步进行处理.利用计算机图形学中的Bresenham算法思想,使得在实现Radon变换的过程中提高了变换的效率.与先前的最近邻方法相比,快速准确,并可完全重构.数值实验显示,与Z+2-p方法实现的脊波变换相比较,利用此方法生成的图像重构、压缩、去噪效果都有显著提高,为进一步的研究工作奠定了基础.     

Ridgelet变换在图像压缩中的应用

Ridgelet变换特别适合描述具有直线或超平面奇性的高维信号。本文将介绍有关Ridgelet变换的理论,并在此基础上提出一种新的基于正交有限Ridgelet变换（FRIT）的图像压缩方法一FRIT＋DWT。试验结果表明,FRIT＋DWT方法较传统Wavelet方法获得了更高的压缩比和更好的压缩效果。     

基于脊波的多光谱和全色图像融合方法研究

应用了双线性插值的矩形阵列到径向阵列的变换算法,给出了一个离散脊波变换的实现方法,将其应用于多光谱图像与全色图像的融合算法中,通过清晰度、灰度方差、信息熵三个方面,将算法结果与小波变换的结果进行了对比,实验结果表明,相对于小波变换而言,脊波变换能更好地处理线和面的奇异性,而且由融合的结果来看,脊波变换得到的结果在清晰度等方面要高于小波变换。