基于LabVIEW for Arduino的数字微流控液滴系统研究

针对数字微流控系统成本高和程序可移植性差的问题，文中设计一种基于LabVIEW for Arduino的新型数字微流控系统，该系统包括上位机LabVIEW软件、Arduino单片机、DC-DC升压模块、开关三极管、电极板，实现软件硬件相结合，其中可以通过调节DC-DC升压模块的输出电压，实现0～600 V直流电压连续调节。经过实验测得，当电压为400 V时，液滴移动速度为1.7 mm/s;电压为500 V时，液滴移动速度为3.5 mm/s。当频率为50 Hz时，液滴移动速度为1.5 mm/s;频率为100 Hz时，液滴移动速度为0.9 mm/s,液滴操控效果明显。与传统数字微流控系统相比，该系统具有成本低、可移植性好等优点，对于提升数字微流控系统性能具有重要意义。     

基于磁场驱动的超顺磁性粒子微流传输建模与控制

在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。然而,粒子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运动控制。首先,设计了一种带有锥形尖端铁芯的电磁线圈,并推导了电磁线圈的磁场分布的模型;然后,建立了微流控芯片内粒子的动力学模型,采用高增益扩张状态观测器来估计和抑制模型参数的不确定性和环境干扰,并建立了闭环运动控制系统;最后,通过实验进行验证。实验表明,本文提出的模型和控制方法可实现微流通道中超顺磁性粒子在不同环境中的识别、跟踪和运动控制,运动的平均误差最大为3.37μm,均方根误差最大为4.29μm。     

声表面波微流控液滴生成技术研究进展

微液滴是一种十分优秀的微反应器,在化学合成、生物检测及细胞研究等领域应用广泛。近年来,声表面波微流控技术发展迅速,在微液滴制备中具有重要应用前景。首先简单回顾了微液滴和声表面波微流控的研究发展历程,然后重点介绍了声表面波微流控液滴生成的工作原理、器件结构、液滴生成过程及工艺参数等;同时介绍了声表面波微流控核壳微液滴的可控生成机理及其制造过程。最后总结并展望了该技术在生化检测、生物3D打印等领域的应用前景。     

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     

基于棉纤维的微流控通道装置的研制与应用

研制了一种基于棉纤维的线段微流控分离/分析通道装置,包括支架、加样系统、储液装置以及微流控线端固定器,可自由灵活组合,以适应各种实验需要的微流控分离/分析通道,并可控制液体流速,满足多通道进样的微流控分离/分析体系。应用于单通道混合染料分离、＂Y＂型通道测定土壤样品和水样中亚硝酸根含量以及复合线三通道同时测定土壤样品中铜和锌的含量,结果令人满意。自制的微流控通道装置制作成本低、携带方便、实用性强。     

微流控芯片发展与展望

介绍了微流控分析系统的一般特点、发展历史和近期的研究进展.分别讨论了微流控分析系统中有关流控系统、芯片材料、检测系统、集成化系统、分离系统、试样引入和前处理系统等研究领域的发展趋势,并对微流控分析系统的应用前景做出了展望.     

悬空零电极介电湿润芯片的设计

针对目前单极板数字微流控芯片驱动液滴的效果多通过数值仿真方法验证而缺乏实验支持,本文提出将单极板结构中的零电极进行悬空设计,并通过实验对比分析了设计的悬空零电极单极板结构的芯片和传统双极板结构的芯片对液滴的驱动效果。首先,基于介电湿润原理,推导出传统双极板结构中液滴所受到的介电驱动力以及每个阻力,接着,对文中设计的悬空零电极结构的单极板数字微流控芯片中液滴的受力情况进行分析。然后,对比分析两种结构的数字微流控芯片中液滴的受力情况。最后,对两种结构的数字微流控芯片驱动去离子水微液滴的效果进行试验验证。实验结果显示:驱动同等体积大小的微液滴时,本文设计制作的悬空零电极单极板芯片比双极板结构的芯片所需的电压更低,液滴的运动速度更快;当有效驱动电压达到44V时,液滴的速度可以达到15cm/s。得到的实验结果证明了在单极板悬空零电极结构的数字微流控芯片上液滴驱动速度更高,驱动电压更低。     

扇形电极微液滴分离的数字微流控芯片

针对目前液滴在方形电极上分离存在的成功率低,分离后的子液滴体积误差大等问题,本文提出了一种扇形电极结构的数字微流控芯片。在分析液滴在方形电极上分离的影响因素后,结合半月形电极、哑铃状电极和弓形电极的优点设计了扇形电极。与传统分离方式相比,新型芯片在分离前能够调整液滴的初始位置,分离过程中能保证液滴平稳收缩,从而提高分离的成功率和精度。最后使用去离子水作为实验对象,对扇形芯片的分离效果进行了实验验证。结果表明:使用扇形电极在不同极板间距下分离液滴的成功率均高于传统电极,并且分离后的子液滴平均误差在±2%以内,变异系数低至1.83%,通过减少分离电极的尺寸还能进一步提高分离精度。实验数据证明了扇形分离电极数字微流控芯片能够提高分离的成功率和精度。     

PCR-CE微流控芯片技术的若干进展

PCR-CE微流控芯片是利用微电子机械系统制作在硅、玻璃或聚合物衬底上的一种微装置,它可以在单个芯片上自动连续完成样品制备、聚合酶链反应、毛细管电泳等微过程。本文通过介绍一些研究小组的研究成果,评述了PCR-CE微流控芯片技术的若干进展及各种PCR-CE微流控芯片的特点,预测了PCR-CE微流控芯片可能的发展方向。     

微流控芯片二维电泳分离分析系统研究进展

微流控芯片分析系统(微全分析系统)近年来发展迅速,已经被应用于生物、环境样品的分离分析研究。多维分析系统能够极大地提高峰容量,适合于复杂样品体系的分离分析。在微流控芯片上进行的分离操作不仅可以有效地实现两种分离模式之间的零死体积切换,而且能够使分析速度与峰容量的矛盾得到补偿。本文对微流控芯片二维电泳分离分析系统的近期发展作综述,并展望其可能的发展前景。