新型纳升级点样微喷系统的研制

点样微喷头是非接触法点样的关键部件.在对自行研制的压电陶瓷微喷头进行理论分析的基础上,得到了驱动压电陶瓷微喷头的具体条件.并利用单片机和波形发生芯片制成了数控驱动系统.利用这种驱动系统可以时微喷头实现完全数字控制并进行了喷射实验,得到单个液滴的体积约为0.11 nL的结果.还讨论了驱动电压以及脉冲宽度对于液滴体积和初速度的影响.     

微阵列点样器的制作方法

提出了一种利用CO2激光对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行快速微加工,制作微阵列点样器的新方法.利用该微阵列点样器将多个样品平行同步地转移到尼龙膜基底上,形成微阵列芯片.微阵列点样器包含有48个间距为1500μm的6×8阵列式微通道,液体转移头内径为80μm.转移到基底上的样点平均半径为200μm,其样点直径相对标准偏差为2.45%.     

数字微阵列点样喷头试验研究

利用压电陶瓷驱动器产生的低频微振动，实现了连续微流体的均匀离散和喷射。在试验所用的低频范围内(1～10Hz)，点样系统能够对每个驱动脉冲作出响应，具有数字可控性。通过疏水化处理技术消除微喷嘴的“流挂”现象，实现了微喷射量可控。微振动可以有效地消除微小颗粒可能对微喷嘴造成的堵塞，提高了点样喷头工作的可靠性。驱动频率对液滴直径有显著的影响。可以通过改变频率高低和微喷嘴内径大小实现皮升(pL)级点样喷射。     

高通量数字化毛细管微阵列芯片

针对数字PCR体系样品的分割方式,开发了一款数字PCR体系样品分割芯片,用于微量生物样品检测。利用微机电系统(MEMS)制备阵列化的硅基片,采用硅片高效低损伤超精密磨削减薄工艺对硅基片进行减薄,结合化学改性方法,成功制备了表面疏水孔壁亲水的毛细管微阵列芯片。通过扫描电子显微镜(SEM)对芯片结构进行表征,SEM结果显示,芯片结构为通孔微阵列。通过接触角表征芯片表面的疏水性,对比化学处理前后芯片表面的接触角,结果表明化学处理后芯片表面疏水,接触角为118°。通过能谱(EDS)表征芯片孔壁的亲水性,结果表明,芯片孔壁只有Si,O两种元素,形成亲水基团,因此,芯片孔壁亲水。通过测量显微镜和荧光显微镜表征芯片的样品分割性能,结果表明芯片将样品分割为均一的独立单元。通过激光共聚焦扫描仪表征,直观地反应了芯片的整体样品分割效果,通过计算芯片的样品填孔率为93.8%。本文成功制备了表面疏水孔壁亲水的毛细管微阵列芯片,该芯片具有优异的样品分割性能,在生物医学领域具有广阔的应用前景。     

回转式高速点样仪的研制

结合生物芯片制备过程的特点及国内外生物点样仪的发展现状,研制了一种新型高速回转式生物芯片点样仪,该点样仪采用滚筒和双点样针的机械结构,设计了控制系统软件和硬件部分,并采用基于ARM9微处理器的带有触摸屏的控制器作为控制核心。回转式高速点样仪具有结构小巧、效率高、速度高、精度高、成本低的特点。     

DY-2003生物芯片点样仪的研制

本文介绍了中科院电工研究所开发的一种小型生物芯片点样仪，着重介绍了点样仪机械部分、控制部分及周边辅助设备的设计。最后测量了系统精度。结果表明系统达到了设计要求。     

CCD微阵列生物芯片扫描仪的研制

报导了CCD微阵列生物芯片扫描仪的光学系统 ,给出了光学系统的参考标准构型 ,并依据此构型研制出多分辨率CCD生物芯片扫描仪。实验采用不同浓度系列Cy3NHSester的DMS0溶液样点与微池溶液测定CCD生物芯片扫描仪的检测性能。初步实验数据表明 ,此扫描仪光路合理 ,精度满足生物芯片检测要求。     

新型非接触式微液滴点样喷头的研制

微阵列芯片在基因检测等领域有着广泛的应用,制备微阵列芯片的的点样设备可分为接触式和非接触式两种,其中接触式点样需要频繁的清洗点样针头,非接触式点样设备则需要外界气泵或使用复杂的MEMS工艺制作。为了简化生物微阵列芯片制作过程中繁琐的取样、点样、清洗工作和降低点样仪器的成本,研制了一种新型的储液式微液滴点样装置,具有无需清洗、成本低、制作简便的优点。该装置采用压电陶瓷双晶片作为动力驱动,通过双晶片在液体中的振动激发出水击波,传递至喷孔处使喷孔液面发生振动,从而激发出微液滴滴落。研制的储液式微液滴点样装置可以容纳1 mL的液体试剂,可得到体积为1 nL的微液滴,可重复上万次的点样而不需清洗。以储液式微液滴点样装置为基础,进一步制作了点样仪样机。根据实验测量,储液式微液滴点样装置所产生微液滴的直径为200μm,可以满足生物微阵列芯片的制备要求。     

生物芯片点样仪

生物芯片的成熟和应用一方面将为疾病的诊断和治疗、新药开发、分子生物学、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命;另一方面生物芯片的出现为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段。生物芯片技术的提高催生了在该产业链中扮演重要角色的生物芯片仪器的不断发展。本文分析了国内外生物芯片及生物芯片仪器的技术、研发和生产现状,介绍了从事生物芯片研发和生产的必备仪器-生物芯片点样仪,并指出其发展趋势。     

基于MEMS技术的微阵列生物芯片研制

本论文主要利用MEMS技术进行了聚二甲基硅氧烷（PDMS）与光胶两种材质的微阵列生物芯片的研究,研制了不同材料、不同规格的微阵列生物芯片。本研究一方面为生物样品在微阵列芯片的测定提供平台,另一方面为微阵列芯片与微流控芯片的系统整合提供支撑,为实现生物样品的自动化、集成化、小型化奠定基础。     

压电驱动微喷雾化器的研制及实验研究

作为一种重要的非注射给药途径，雾化吸入治疗方法具有起效快，药物毒、副作用小等特点，因此被越来越广泛地采用。基于压电驱动喷雾打印机工作基本原理，利用微机加工技术，研制了一种压电驱动微喷雾化器。流量、雾粒的直径和速度是微喷雾化器的重要指标，文中采用相关的仪器分别对这些指标进行了测试。由测试结果可知，微喷雾化器产生的雾粒的直径和速度分布集中，且雾粒直径和速度比较适合于雾化吸入治疗，可能成为一种重要的雾化吸入治疗装置。     

双适配体夹心微阵列芯片在凝血酶检测中的应用

核酸适配体不仅具备抗体分子的专一性识别性能,而且还具备其独特的优异特性。凡涉及到抗体的识别范畴,几乎都可以用适配体来取代抗体。微阵列芯片具有高通量、微量化和自动化等优点。本论文以凝血酶为检测对象,在优化氨基化适配体（T29）在醛基化玻璃基片上的固定条件,并对固定结果进行表征的基础上,设计制作了用于凝血酶检测的基于双适配体夹心原理的微阵列芯片。结果表明,氨基化适配体T29．1在醛基化玻璃基片上的固定浓度为5gM,最佳的固定缓冲液为含有37．5％DMSO的3＊SSC,在微阵列芯片加工制作的基础上,利用双适配体夹心法的原理初步实现了凝血酶的检测,这为利用微阵列芯片实现多种物质的同时检测奠定了方法学基础。     

基于HDNS2000芯片的平面位移测量系统的研制

为了简化目前平面位移测量装置复杂的机械结构、降低装置的成本,文中利用HDNS2000芯片设计了一种基于虚轴的平面位移测量装置.该装置利用HDNS2000芯片实现位移检测,利用P89V51RD2单片机实现与HDNS2000的通讯和计数,并通过数码管实现平面位移数据的显示.实验表明,该装置能够以较低的成本实现低精度场合下的平面位移测量,具有一定的实用价值.     

微流体离散点样技术

提出一种制作高密度DNA微阵列的非接触式点样新方法。压电陶瓷低频微振动使得微流体产生均匀的离散和喷射；对微喷嘴内壁进行疏水化处理，从而消除微流体由于湿润作用在微喷嘴内部的自发性流动，使得微喷射具有数字化量可控的特征。通过微流体粘度控制、微喷射速度和微喷射距离的控制消除样点缺陷，获得了均匀的点样样点。通过微喷嘴几何尺寸控制和驱动频率控制获得从飞升到皮升级样点体积，可以用于制作高密度的微阵列。惯性力在微米尺度下仍然起主导作用，可以驱动微流体中微粒的移动，消除微喷嘴堵塞现象。     

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。     

我国成功研制新型视觉芯片

视觉芯片是一种由图像传感器阵列和阵列型并行信息处理器构成的半导体集成化片上系统芯片。它克服了现有视觉图像系统中的串行数据传输和串行信息处理速度限制瓶颈,可在片上实现最高速度达到每秒一千帧以上的高速图像获取和智能化视觉信息处理,在高速运动目标的实时追踪、机器视觉、虚拟现实、快速图像识别、智能交通及各类智能化玩具等领域具有厂泛应用前景。     

生物芯片点样针性能指标实验研究

对生物芯片点样针的重要性能指标之一－－样品点一致性的检测方法进行了研究，提出了一种新的检测与评价指标－－样品点像素总数变异系数；并讨论了具体的实验检测方法与步骤。     

用于微流控芯片的全波长实时荧光检测系统研制

为了连续检测出微流控芯片中不同荧光物质的发射光强度,设计了一套基于LabWindows编程的实时的、发射光波长在340-1200 nm的荧光检测系统。系统将控制光谱仪、采集荧光强度、数据降噪及存储、结果分析及显示等功能结合在一起,实现微流控芯片内荧光强度的实时动态检测及分析。系统采用卤钨灯和光谱仪相结合的方式,通过合理设计激发和探测光纤的位置,结合软件算法控制,来消除激发光和背景荧光的影响;系统无需针对不同的荧光物质选用特定的激发光和滤波片,增加系统的集成度、提高检测的多样性。基于本系统对微流控芯片中两种溶液的荧光强度进行检测,来验证系统的测试性能;同时对微流控芯片中不同浓度的荧光物质进行检测,来验证系统的准确性能。实验结果表明所设计的系统满足微流控芯片内不同荧光物质的荧光强度实时检测的要求,为后续基于微流控芯片的生化免疫分析、药物分析和多细胞生命体等研究提供研究基础和分析手段。     

双闭环控制的生物芯片点样仪

在高定位精度的运动系统中,光栅尺做为位置反馈元件大量使用.本点样仪选用Galil公司的DMC1800控制卡、松下交流伺服电机、雷尼绍光栅尺和贝塞德运动单元,定位精度可以满足设计要求.控制软件采用VB编写.     

高速回转式点样仪机械系统设计

设计了一种回转式点样仪系统,适用于接触法点样或喷点,实现了低成本,高精度,高速度,大通量的生物芯片制备过程的自动化.结合芯片制备过程的特点和国内外点样仪的发展状况提出了机械系统设计的创新之处.