集成阵列叉指电极介电泳芯片仿真与实验研究

分析了介电泳芯片中粒子所受的介电泳力的影响因素,采用Comsol软件建立阵列叉指电极介电泳芯片的数学模型。通过设置边界条件,对电极的电场进行仿真并对电极的尺寸参数进行优化。为了对仿真结果进行验证,采用MEMS工艺,在ITO玻璃表面制备出叉指电极结构,并与PDMS微流通道键合之后制备出完整的介电泳芯片。采用酵母菌为实验对象,分别对交流电压以及交流电压频率对介电泳的富集效率的影响进行研究。富集效率随电极施加的电压的增大而增大;但增加到一定的程度,富集效率保持不变。改变交流信号的频率,可以改变介电泳的类型。通过调整交流信号的频率,实现了酵母菌的正负介电泳富集。酵母菌在电导率为1μS/cm的悬浮溶液中,存在两个临界频率,分别为40 k Hz、15 MHz。当交流电压的频率为2 MHz时,酵母菌细胞的富集效率最高。     

椭球粒子受光诱导介电泳的数值模型

基于分子动力学提出了一种光诱导介电泳控制椭球粒子运动的数值模型.研究了光电芯片中椭球粒子承受的光诱导介电泳和斯托克斯阻力,采用Runge-Kutta方法计算不同长宽比粒子的自转速度.采用COM SOL有限元计算电场,借助Velocity-Verlet算法模拟了粒子受介电泳的运动轨迹.仿真结果表明,粒子长宽比越大,转速越快;在28,30μm位置处的椭球粒子,受正介电泳力向光斑运动,且沿着电场强度梯度方向行进,最高速度可达到312μm/s.以上仿真的转动速度和运动轨迹都与实验保持了较好的一致性.     

基于光诱导介电泳原理的粒子操纵研究

理论分析了溶液电导率和粒子直径对光诱导介电泳力的影响,针对光诱导介电泳对微球的操纵机理进行建模仿真。设计了光诱导介电泳芯片,通过激发光电导层的光电效应形成虚拟电极,同时施加高频交流电压,实现了对4μm和10μm聚苯乙烯微球的介电泳力操纵。最终微球在负介电泳力的作用下分别以8.8μm/s和35μm/s的速度运动。通过光诱导介电泳实现了对微球的无接触无损伤的操纵。     

神经元集群电信号探测用微电极阵列

介绍了一种用于神经元集群电信号探测的2 x2微电极阵列芯片.该芯片集成了4个直径为20 μm、中心间距为100μm的圆形微电极.4个电极点周围都布满地线作为参考电极,4个电极点与参考电极的间距分别为5,10,15和20μm.芯片版图设计及验证采用华大九天系统设计软件Zeni完成,并通过无锡CSMC公司的0.6 μm DMDP CMOS标准工艺实现,芯片面积为O.28mm x0.40mm.对芯片进行了在晶圆电学测试,采用频率为10 Hz～1MHz,幅度为50 mV的正弦信号作为输入信号,分别测试4个电极点的阻抗特性.测试结果表明,在10 kHz处4个电极点的等效阻抗模值在0.7～2.1 MΩ之间,达到了细胞外电信号测量的要求.在芯片表面进行了1-929细胞和胎鼠海马神经元培养实验,结果表明芯片经过表面生物相容性修饰后可用于细胞外电信号测量.     

RP-HPLC法同时测定通窍鼻炎片中5种成分

建立RP-HPLC法同时测定通窍鼻炎片中花椒毒酚、水合氧化前胡素、白当归素、欧前胡素和异欧前胡素的含量。Agilent TC-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm),流动相为0.2%甲酸水(A)—乙腈(B),梯度洗脱(0~42 min,22%B;43~72 min,50%B);柱温30℃;进样量50μL,流速1.0 m L/min;检测波长为254 nm。花椒毒酚在0.163~5.216μg/m L(r2=0.999 8),水合氧化前胡素在0.699~22.356μg/m L(r2=0.999 5),白当归素在0.375~11.988μg/m L(r2=0.999 8),欧前胡素在1.617~51.744μg/m L(r2=0.999 3),异欧前胡素在0.869~27.784μg/m L(r2=0.999 8)质量浓度范围内与峰面积具有良好的线性关系,平均回收率均大于95%。该方法准确可靠,可行性及重复性良好,可作为通窍鼻炎片的质量控制方法。     

基于毛细管气相色谱法的花色蛤中扑草净残留量测定

建立了花色蛤中扑草净含量的毛细管气相色谱测定方法.采用SPL进样口,毛细管色谱柱rtx-5(弱极性,30m×0.25 mm×0.25μm),火焰光度检测器(FPD)进行检测.进样口温度,250℃,分流比5∶1,载气流速,1.47 m L/min;线速率控制方式:线速率,37 cm/s,柱室温度,100℃保持1 min,以30℃/min升至220℃,保持10 min;检测器温度,250℃,氢气气流量,40 m L/min,空气流量,60 m L/min.实验结果表明:方法简单、快速、重现性好,平均回收率大于85%,RSD小于6.0%,线性范围为0.05~1μg/m L,检出限(定性限)为0.001 mg/kg.     

大麦醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳条件的探索

以栽培大麦和中国近缘野生大麦为材料，用复合提取剂(内含25％2-氯乙醇和1％2-巯基乙醇)对其种子醇溶蛋白过夜提取后制备的样本液，在保持凝胶浓度(18％)不变的基础上，通过改变交联度，催化剂用量，进样量以及电场强度和电泳时间所获得的不同电泳图谱，经比较分析可知，在酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳体系中，交联度为3．33％，催化剂(0．6％H2O2)用量在26μL～30μL之间，进样量控制在5μL～10μL之间，室温下500V稳压电泳90min左右对醇溶蛋白分离效果好，电泳图谱清晰，分辨率高。实验结果亦表明，适当提高交联度和H2O2用量，有助于增加凝胶硬度，加快凝胶聚合速度，缩短制胶时间。     

基于介电泳的生物粒子分离芯片

在阐述介电泳基础理论研究成果基础上,研究了传统介电泳力、电动旋转介电泳力和行波介电泳的计算模型力,分析了克劳修斯-莫索提因子对正负介电泳的影响,给出了介电泳力的统一计算模型.研究了基于介电泳技术的多种类型的生物粒子分离芯片的研究现状,并从与芯片实验室的集成性、分离的准确性、分离对象多样性和分离对象的尺寸等综合指标,分析了基于微流体和介电泳混合作用、行波介电泳以及介电笼等方法构造的生物粒子分离芯片各自存在的问题,在此基础上提出综合应用行波介电泳和介电笼分离技术,建立面向200 nm～2 μm的微纳米生物粒子分离芯片,从而为建立满足分子芯片实验室需求的分离芯片研制提供了一个可行的方案.     

基于液滴微流控芯片的单细胞分离

开发基于静电场力和集成微电极的微液滴操控技术以实现单细胞的分离.结合微流控技术的发展,设计并制作了以有机聚合物PDMS( polydinethylsiloxane)为材料的具有流聚焦结构的芯片,利用流聚焦结构的芯片,通过改变分散相和连续相的流速,制备包裹着悬浮癌细胞( HCT116)的海藻酸钠凝胶溶液微液滴,并对其包裹细胞数目进行统计分析,其中包裹单细胞的微液滴少于总液滴数的10％.受到液滴自带电现象的启发,通过集成微电极到微流控芯片中,利用电压脉冲产生静电场力,实现了单颗单细胞微液滴的电分离和富集.     

高效液相色谱法测定水中α-萘酚和β-萘酚

建立了液液萃取—高效液相色谱法测定水样中α-萘酚和β-萘酚的分析方法。对流动相组成及流速、柱温、萃取剂种类、色谱柱类型等条件进行了优化。选用三氯甲烷为萃取剂,乙腈:水(0.1%乙酸)=50:50为流动相,流速1m L/min,柱温40℃,作为色谱条件。在1L空白水样中添加低浓度水平的萘酚标准溶液(加标量为0.2μg),测定平行样品7份,α-萘酚加标回收率为92%~117%,标准偏差为5.5%;β-萘酚加标回收率为96%~121%,标准偏差为5.1%。当萃取体积为1L,浓缩至1m L,进样量为10μL时,α-萘酚和β-萘酚的方法检出限分别为0.15μg/L和0.17μg/L。     

介电泳及其在无机微粒分离研究中的应用

本文介绍了介电泳的基本原理．系统综述了近几十年来,国内外介电泳在无机微粒方面的研究与发展及其应用前景．     

面向SWCNT-FET制造的介电泳装配技术

针对单壁碳纳米管(SWCNT)场效应晶体管(FET)制造过程中面临的SWCNT装配问题,采用介电泳技术实现SWCNT在微电极上的有效装配.对SWCNT在非均匀电场中所受到的介电泳力进行了相关理论分析,利用COMSOL多物理场耦合软件模拟了介电泳驱动电场,并做了大量装配实验,获得了高效装配SWCNT所需的实验参数.AFM扫描观测及电特性测试验证了这种方法的有效性,同时也为其他一维纳米材料纳电子器件的装配制造提供了借鉴.     

碳纳米管介电电泳排布仿真研究

建立碳纳米管介电电泳排布的数学模型,利用有限元方法模拟电场分布对介电电泳力大小和方向的影响,结果表明碳纳米管最终的沉积位置以及排布方向受电场方向及梯度的控制,已沉积碳纳米管影响局部电场分布导致与其他碳纳米管产生排斥作用,因此通过改变电场分布可以有效控制介电电泳力的方向与大小,实现碳纳米管的规律排布.     

介电泳效应的液滴聚结过程与分布

基于Cahn-Hilliard建立Navier-Stokes两相流体动力学和电场Maxwell应力张量法的多物理场耦合模型,用于平行极板型、针型和圆环型电极的液滴聚结仿真.研究结果表明:较强的电场强度诱导分散相液滴聚结耗时较短,液滴链的结构和均匀度受电极形状和电场空间均匀性的影响较大;均匀电场诱导液滴成链较为均匀,并不受液滴数量的影响.在指针型和圆环型电极产生的非均匀电场只能在液滴数量较少的条件下,实现规则液滴链的生成.通过多物理场模型建模,仿真结果能够为静电纺丝、液滴合并、液泡回收等复杂微流体电学控制提供理论基础.     

基于有效极矩法的非球形细胞高阶介电泳力研究

细胞承受介电泳力的运动模拟在微控研究占据着举足轻重的地位.传统细胞介电泳力的求解理想化地将细胞看作球体进行计算.近似求解忽略了细胞的高阶介电泳力作用,导致分子动力学仿真结果与实验观测存在较大误差.基于有效极矩方法研究了椭球和红细胞的高阶介电泳力.研究发现Pohl介电泳力表达式在球体计算中依旧有效.从1阶至9阶的高阶极子曲线来看,椭球和红细胞奇数项系数非零,且与它们的形状密切相关.中间凹陷两端凸起的红细胞介电泳力大小近似于偏心率1∶5型椭球.研究结果与Ogbi等学者的仿真完全相符.     

An Index mechanism for multi-scale view in spatial databases

There are numerous geometric objects stored in the spatial databases. An importance function in a spatial database is that users can browse the geometric objects as a map efficiently. Thus the spatial database should display the geometric objects users concern about swiftly onto the display window. This process includes two operations:retrieve data from database and then draw them onto screen. Accordingly, to improve the efficiency, we should try to reduce time of both retrieving object and displaying them. The former can be achieved with the aid of spatial index such as R-tree, the latter require to simplify the objects. Simplification means that objects are shown with sufficient but not with unnecessary detail which depend on the scale of browse. So the major problem is how to retrieve data at different detail level efficiently. This paper introduces the implementation of a multi-scale index in the spatial database SISP (Spatial Information Shared Platform) which is generalized from R-tree. The difference between the generalization and the R-tree lies on two facets: One is that every node and geometric object in the generalization is assigned with a importance value which denote the importance of them, and every vertex in the objects are assigned with a importance value,too. The importance value can be use to decide which data should be retrieve from disk in a query. The other difference is that geometric objects in the generalization are divided into one or more sub-blocks, and vertexes are total ordered by their importance value. With the help of the generalized R-tree, one can easily retrieve data at different detail levels.Some experiments are performed on real-life data to evaluate the performance of solutions that separately use normal spatial index and multi-scale spatial index. The results show that the solution using multi-scale index in SISP is satisfying.     

Characterization of Ordovician carbonate reservoirs, southeastern Saskatchewan, Canada

The discovery of the prolific Ordovician Red River reservoirs in 1995 in southeastern Saskatchewan was the catalyst for extensive exploration activity which resulted in the discovery of more than 15 new Red River pools. The best yields of Red River production to date have been from dolomite reservoirs. Understanding the processes of dolomitization is, therefore, crucial for the prediction of the connectivity, spatial distribution and heterogeneity of dolomite reservoirs.The Red River reservoirs in the Midale area consist of 3～4 thin dolomitized zones, with a total thickness of about 20 m, which occur at the top of the Yeoman Formation. Two types of replacement dolomite were recognized in the Red River reservoir: dolomitized burrow infills and dolomitized host matrix. The spatial distribution of dolomite suggests that burrowing organisms played an important role in facilitating the fluid flow in the backfilled sediments. This resulted in penecontemporaneous dolomitization of burrow infills by normal seawater. The dolomite in the host matrix is interpreted as having occurred at shallow burial by evaporitic seawater during precipitation of Lake Almar anhydrite that immediately overlies the Yeoman Formation. However, the low δ18O values of dolomited burrow infills (-5.9‰～ -7.8‰, PDB) and matrix dolomites (-6.6‰～ -8.1‰, avg. -7.4‰ PDB) compared to the estimated values for the late Ordovician marine dolomite could be attributed to modification and alteration of dolomite at higher temperatures during deeper burial, which could also be responsible for its 87Sr/86Sr ratios (0.7084～0.7088) that are higher than suggested for the late Ordovician seawaters (0.7078～0.7080). The trace amounts of saddle dolomite cement in the Red River carbonates are probably related to "cannibalization" of earlier replacement dolomite during the chemical compaction.