基于微流控芯片的生物细胞电阻抗成像检测技术

基于多电极阵列微流控芯片通过仿真和试验的方法研究电阻抗成像检测技术(Microelectricalimpedancetomography,μEIT)在细胞检测方面的应用,并在微尺度两相流复杂的电气性能中探索重建细胞分布图像的最佳条件。在仿真分析中,对比了三种图像重构算法,其为广义矢量模式匹配法(Generalized vector sampled pattern matching, GVSPM)、Tikhonov正则化迭代法(Tikhonov regularization, TK)和投影Landweber迭代法(Projected landweber iteration, PLW)。仿真结果显示,GVSPM以最高的图像相关性I_C=0.84和最低的图像误差I_E=0.43被认为是本研究中的最佳图形重建算法。在试验研究中,用μEIT系统对酵母菌溶液中的细胞沉降进行了图像重建,试验结果显示,在频率f=1 MHz的情况下,所重建的图像具有最低的电压误差U_E=0.582,故可认为该溶液的最佳成像频率为f=1 MHz。最后,在频率f=1 MHz的情况下,对微流道的三个不同横截面用GVSPM重建细胞沉降图像,结果显示,各个截面的细胞浓度沿着流向下降,与以前研究中的各个截面上细胞浓度值(体积分数)Φ=17.5%下降至Φ=4.9%的结果一致。     

基于多观测器的力反馈装置反向驱动补偿研究

针对力反馈主手反向驱动存在阻力的问题,提出了一种基于多观测器相结合的控制方法,即以单支链模型为研究对象,设计了两个状态观测器进行反向驱动补偿研究。一个是基于广义惯量的扰动观测器,用于对扰动力进行估计;另一个是全维速度观测器,用于对速度进行估计。在MATLAB/Simulink中搭建仿真实验环境,通过仿真实验验证了补偿方法的有效性。最后基于该方法进行了力反馈主手的反向驱动补偿实验。实验结果表明:反向驱动力减小了70%以上,力反馈主手的反向驱动性能得到了显著提高。     

面向电阻抗成像检测的多电极阵列微流控芯片设计

设计了一种用于微尺度流动状态下电阻抗成像检测的多电极阵列微流控芯片,包括微流控芯片的结构设计、材料选择和加工工艺。设计的微流控芯片包含3个圆形电极横截面,每个横截面包含一组电极阵列。该阵列有3种数目的电极,分别为8电极,12电极和16电极。之后通过数值仿真方法实现了三种电极数目（8,12和16）微流控芯片的电阻抗成像,并与之前研究出来的菱形横截面8电极微流控芯片进行了对比,发现设计出来的16电极圆形微流控芯片具有较高的成像质量,验证了微流控芯片用于细胞电阻抗成像检测的可行性。