交流电场促进型微混合器设计

以微混合器为研究目标,基于电渗效应及对流扩散方程,研究了一种新的主动式交流电场促进型微流体混合器.首先,使用有限元方法建立混合器多物理场耦合数值模型,然后通过计算分析了待混合流体附加交流电场时的混合效率,最后通过分析仿真结果,提高了经过外加电场的流体混合效率.     

基于微流体芯片的准分子激光微加工技术的研究进展

微流体芯片作为一种新型的生物芯片被广泛应用在生命科学等领域,而准分子激光在生物芯片加工过程中有着快速、可控和高效的特点,正逐渐应用于微流体芯片的制造,并有着广阔的发展前景。简要介绍了微流体芯片的技术特点,重点介绍了近年来国外基于微流体芯片制作的准分子激光微加工技术的研究进展和应用,分析了影响准分子激光加工微流体芯片技术发展的因素,并对此技术的今后发展趋势进行了展望。     

一种新型的数字化微粉体混合器

利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体,实现了粉体流的均匀离散和微喷射,具有数字可控性.设计了一种粉体微混合器,该微混合器将玻璃微管道拉制仪拉制的三根微管道组合起来,形成含有两个进口与一个出口的微流道,无需复杂的玻璃微加工技术及键合、芯片钻孔等工艺.工作时通过数字化控制每一根进料微管道内的粉体喷射至混合腔内,实现粉体的微混合,最终生成的混合物由微混合器出口喷射而出.进行了300目银粉和280目刚玉粉的混合实验,证明该混合器可以用于粉体的微混合.     

周期性压力对T型微管内二元流体混合效果的影响

在微流动领域经常涉及到试剂的混合问题,但是在微设备中,雷诺数Re低,流体趋向于形成层流,很难发生有效的混合.通过对微管内流体施加周期性压力使流速随时间呈周期性变化可以有效促进微流动混合.运用格子Boltzmann方法模拟了T型微管内流体的流速随时间呈正弦曲线变化而导致的混沌现象.结果发现,混沌混合的效果取决于两流体流速的相位差、流速的变化周期和系统的雷诺数Re.     

基于可控液压阀的微流体驱动结构

一种基于液压驱动的微阀结构的微流体驱动结构及其驱动方法,微阀结构采用压电陶瓷作为能量输出单元,以作用于压电陶瓷的可控PWM波实现实时开关控制.在该驱动结构中置有主泵腔以及多个液压微阀,采用高速动态调节各微阀开关状态的方式实施流体的驱动.该驱动结构具有体积小,控制精确,易于集成于微流控芯片等特点,可用于微全分析系统中的流体驱动,POCT小型化设备的流体控制等方面.     

应用于生物检测的微流体聚焦芯片的研制

为了完成生物检测实验中待检测微球的单列通过,基于流式细胞仪的技术原理,设计了一种微流体聚焦芯片,并利用Intellisuite软件对聚焦进行仿真和设计.用微浇铸方法制作基于聚二甲基硅氧烷的微流控芯片,并采用插针式封接,提高了芯片成品率.通过实验制作芯片,并将它应用于测试,成功地实现了直径为10 μm的悬浮待检测微球呈单...     

分离再结合型与内交叉指型微混合器微观混合性能实验研究

利用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对分离再结合型和内交叉指型微混合器的微观混合性能进行了研究.实验考察了氢离子浓度、雷诺数和混合流体的体积流量比对微混合器离集指数的影响,并对实验结果进行了理论分析.研究结果表明,对所研究的两种微混合器,混合流体的体积流量比为1时,适宜的氢离子浓度范围均为0.02~0.04mol/L,微观混合效果最好.随着体积流量比的增加,离集指数增加,表明微观混合性能变差.雷诺数增大有利于微观混合效率的提高.在所研究的雷诺数范围内,相同雷诺数时分离再结合型微混合器的微观混合效果略好于内交叉指型微混合器.     

单片机控制的微流控芯片微型气动装置系统设计

微流体控制和驱动技术是微流控芯片（Microfluidic Chip)的发展和应用的关键技术之一,介绍了一种基于STC90C516RD+系列单片机控制和驱动微流控芯片内管道内液体的电路结构设计。设计的微流控芯片上集成了微管道、微阀和气动微泵等结构,单片机通过外部的独立按键选择和控制电磁阀,实现对微流控芯片内的进样管道选择和流体控制。该系统结构简单、稳定可靠,适宜作为独立的系统实现微流控芯片的复杂控制。     

机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑的数值模拟

将弹性微极流体润滑理论应用于机械密封混合摩擦的研究,建立力学模型.考虑流体的可压缩性,构建混合摩擦的数学模型,利用有限差分法进行数值求解,获得机械密封性能参数值,为优化设计奠定理论基础.     

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.     

分析芯片微通道制作技术进展

微通道制作是微分析芯片制作中的关键技术之一。就选取材料的原则，模板复制中的模具制造技术及微通道直接加工方法做了比较，提出了微流体芯片产业化的可行性方案。     

微流体燃料电池性能的预测(英文)

报道了基于微流体技术的燃料电池性能的数值预测.在这种微流体燃料电池中,液态燃料和氧化剂并行流入微通道,电池的内部电流是微通道内离子的横向输运形成的.模型考虑了流体动力、组分的对流和扩散以及发生在电极表面的电化学反应.通过给定一组工作电压,利用FLUENT软件预测对应的电流密度.计算结果表明,计算得到的电池的极化曲线与实验结果吻合较好.随着反应物体积流率的增加,两股流体的混合程度降低,浓度边界层厚度明显减小,电池性能逐渐增加.电池性能对阴极流体中氧气浓度的变化比较敏感,而阳极流体中甲酸浓度的变化对其影响较小.这一计算结果表明这种微流体燃料电池是阴极受限的,这与实验结果一致.     

两弹性接触粗糙低速滑动表面温升的分形模型

采用球形微凸体的赫兹接触理论和MB模型,对微接触点的稳态温升、瞬态温升进行了分析,得到了低速滑动区域内的分形区域实际接触面积温升概率分布密度的封闭形式表达式.分析结果说明:摩擦副表面粗糙度、最大弹性微接触点的面积、域扩展系数均随分形维数增加而减小,域分开系数随分形维数增加而线性增加.最大温升随分形维数增加而减小,总体上随实际接触面积增加而线性增加,还随分形粗糙度参数增加而增加.当温升增加时,受给定温升的微接触点数减小会导致实际接触面积的温升概率分布密度下降.考虑了各接触微凸体之间相互作用的瞬态温升效应,但计算表明在低速滑动区域可以不考虑其影响.     

基于玻璃精细加工的数字化微流体器件的制备

介绍基于微特性系统数字化微流体器件的玻璃精细加工方法.将拉锻好的玻璃微管道嵌入预先设计加工好的宏流道中,组合成微流道网络;宏流道采用CO2激光雕刻机雕刻聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板而成,尺寸与玻璃微管道外径相吻合;微管道连接部通过PMMA微连接板连接而成,将基板与盖板进行热键合密封.该方法允许制造更细结构的微流道,可以灵活构建复杂的微流道,同时可保证微管道的连接和强度;圆截面玻璃微管道管壁光滑,流动阻力小.利用微流体数字化技术,对数字化微流体器件进行了实验研究,在微混合实验和微流式细胞中得到了较好的效果验证.     

两弹性接触粗糙快速滑动表面温升的分形模型

采用球形微凸体的赫兹接触理论和MB模型,对微接触点的温升进行了分析,得到了快速滑动区域内的分形区域实际接触面积的温升概率分布密度、温升补充累积概率分布函数的封闭式表达式.分析结果说明:量纲一特定滑动区域的实际接触面积随量纲一最大Jaeger参数增加而单调减小.量纲一最大温升随分形维数增加而减小,但随分形粗糙度参数增加而增加.量纲一温升随分形维数增加而增加.当分形维数为1.5时,实际接触面积的温升概率分布密度等于在一个弹性微接触点面积上的温升概率分布密度,基于正八边形面积的近似解适当接近精确解.温升的补充累积概率分布函数随分形维数、滑动速度和量纲一分形粗糙度参数增加而增加.     

微流体流式细胞仪的关键技术

流式细胞仪是用于高通量细胞分析和分选的高端生命科学仪器,被广泛应用于科学研究和临床诊断。最新的一个发展方向是以微流体芯片为核心的高集成度、微体积、全封闭、零交叉污染的微流体流式细胞仪。该文针对微流体流式细胞仪的三维(3-D)样本聚焦、光斑整形和片上分选等3项关键技术开展了研究。3-D流体动力聚焦微流体芯片能够在每秒数米的高流速下将样本流聚焦在流道中心,聚焦后的样本流边长仅为10μm量级。经设计的二元光学器件可将激光光斑整形为矩形准平顶光斑,比传统流式所使用的椭圆形Gauss光斑,矩形平顶光斑具有更均一的能量分布。采用电火花空化微气泡,利用空泡膨胀产生的射流实现高精度的单细胞片上分选。将整合了上述技术的微流体流式细胞仪应用于标准荧光微球的分析测试,综合性能达到或接近于现有的大型传统流式细胞仪。     

水产品中麻痹性贝类毒素的微流体免疫检测技术研究

鉴于我国在贝类毒素检测方面相对薄弱的现状,将微流体免疫芯片技术和化学发光分析法相结合来检测贝类毒素,旨在探索一种快速、高效、低耗以及灵敏的检测手段以弥补方法缺陷。选择研究最为广泛的麻痹性贝类毒素-石房蛤毒素（STX）作为研究对象,利用基于酶联免疫反应（ELISA）为原理的石房蛤毒素检测试剂盒在微流体免疫芯片-化学发光检测平台进行实验,绘制出STX标准曲线并计算出检测限。首先在羧基聚苯乙烯微球表面包被抗体并进行定性分析,然后对底物流速和底物溶液的稀释倍数等进行优化,最后对市场上的贝类进行了实际样品的检测。通过绘制标准曲线得到STX的检测限为0.005675ng/mL,而传统方法的检测限为5ng/mL,表明应用微流体芯片技术可以大幅度提高食品安全检测的灵敏度。     

微流控芯片通道壁面润湿性对微滴生成的影响

液滴微流控中芯片微通道的壁面润湿性是决定微滴生成的重要因素之一。为研究环烯烃共聚物芯片微通道表面润湿性对通道内微滴生成以及流体流动行为的影响,利用流体体积(volume of fluid, VOF)模型对聚焦流微通道中水和氟油两相流动行为进行数值模拟,并制备了接触角为30°、90°、120°梯度下的芯片微通道壁面开展实验研究,模拟与实验吻合良好。结果表明:在固定物性和结构参数下,壁面润湿性越弱,油包水微滴越容易形成,壁面的减阻特性随之增强,并且壁面的减阻特性导致90°比120°时微滴的生成频率低29.3%,直径增大8.3%;随着润湿性的增强,水相相对于氟油相的界面由凸变凹,30°时芯片生成微滴由油包水变成水包油;随着连续相毛细数(Ca)的升高,壁面润湿性对微滴生成的影响减小。     

被动式旋流微混合器的实验研究

目的:设计和制作一种被动式旋流混合器,为药品分析和生物制剂提供新选择.方法:从层流扩散混合机理出发,设计利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.提出了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋流式微混合器的一种简易制作方法,并从理论上分析了在超纯水环境中紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性.结果:采用体试显微镜和表面轮廓仪对制作的旋流式微混合器形貌、混合腔深度及加工表面粗糙度进行了表征.结论:在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善,微混合器可以作为生物制剂和药品分析的新选择.     

条槽剥离型动态混合器的结构设计研究

介绍了新型的条槽剥离型动态混合器。该混合器对熔体物料具有剪切、剥离、分流等作用,实现了对熔体物料的空间混合。对此种装置在产量、功耗、温升及混合性能方面与球窝型动态混合器进行了比较。结果证明,条槽剥离型动态混合器走一种合理的、理想的高粘流体混合装置。