尿蛋白分离中微流控芯片的制作与电渗流速度检测的研究

提出了微流控芯片应用于尿蛋白分离中的芯片制作与电渗流速度检测方法,讨论了用SG4009匀胶铬版玻璃制作微流控芯片过程中提高芯片质量的方法;采用以CCD为图像传感器的微通道尺寸的检测方法和以Rh123中性分子为标定物的直接测定电渗流速度的方法进行尿蛋白分离.结果表明,该法可提高临床的诊断率.     

紫外光固化在微流控芯片技术中的应用研究进展

报道了紫外光(UV)固化在微流控芯片技术中的应用,利用光刻技术可直接在聚合物材料上制作微通道,以减少微流控芯片的研究成本和制作周期。重点介绍了UV固化在微流控芯片发展过程中的光刻、曝光及表面改性等方面的应用及其特点,综述了近些年来UV固化在微流控芯片技术中的国内外研究现状,为微流控芯片的制备、发展及完善提供了一条可行的路径。最后在总结国内外研究现状的基础上展望了UV固化未来的发展趋势。     

基于微流控芯片的微气泡生成与驱油实验研究

为了了解多孔介质中微气泡的生成及驱油机理,设计制作了一种集成T型微通道和模拟多孔介质高低渗透率的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统开展了气相压力和液相流速对微气泡生成的影响以及两种尺寸微气泡驱油实验.研究结果表明:T型微通道内的微气泡是在液相压力、黏性剪切力和表面张力的共同作用下生成的,表现出3种生成机制;微气泡...     

模拟孔喉构型变径通道中微气泡流动特性研究

为了了解微泡沫驱中微气泡在多孔介质中的渗流特性,设计制作了一种集成T型通道和变径通道的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统观察了液相分别为去离子水和0.02%吐温20水溶液时,微气泡在变径通道内的流动特性,并采用CFD方法分析了微气泡融合、变形过程中速度和压力变化情况。研究结果表明,以去离子水为液相时,随着气体压力和液相流速的变化,微气泡在流经变径通道时出现融合和不融合两种行为;以0.02%吐温20水溶液为液相时,微气泡在流经变径通道时会依次通过;微气泡在“喉—孔”处融合时,表面张力促使微气泡变形导致周围流体速度波动较大,形成“涡流”;融合后的气泡再次进入“喉道”时,“孔道”内压力增大。本研究有助于进一步认识微泡沫驱的渗流特性及驱油机理。     

微流控芯片微通道复制度的表征及在注塑成型中的应用

为提高注塑成型微流控芯片的微通道复制度,提出以微通道轮廓深度均方根差表征微通道复制度的方法,并利用该方法研究模具温度等工艺参数对芯片纵向及横向微通道复制度的影响。研究结果表明:纵向微通道复制度受模具温度和熔体温度的影响显著,当模具温度从80℃升至100℃时,近浇口端C处微通道轮廓深度均方根差降低18.96%;横向微通道复制度受保压时间影响最大,受注射速度和保压压力影响次之,保压时间为5 s时横向微通道A处微通道轮廓深度均方根差比保压时间为1 s时降低31.14%;同一芯片不同位置之间微通道复制度差异较大,横向微通道复制度普遍较低,纵向微通道与横向微通道轮廓深度均方根差最大差值达到4.07μm。     

一种用于数字PCR的微流控芯片的设计、制作和性能验证

为了获得可大批量制作并用于数字PCR技术的低成本的微流控芯片,采用注塑工艺制作了一种新型的微滴式数字PCR芯片。芯片材料为具有良好光学性能的环烯烃共聚物(COC),通道结构采用十字交叉型设计。将数字PCR试剂通过COC芯片可以产生直径为40μm的微滴(体积为16.75μL),通过在光学检测平台对比COC芯片和PDMS芯片生成的微滴的脉宽CV值和荧光CV值,证明了COC芯片具有良好的液滴生成效果;通过对人体EGFR基因质粒的绝对定量能力实验结果,表明芯片在101~106copies/μL范围内与DNA理论浓度具有很好的相关性。     

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。     

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...     

高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真研究

为了保证芯片性能,避免芯片受损,对高功率半导体整流管芯片散热效率进行计算和仿真研究。通过有限体积法进行热计算,利用质量守恒方程、能量守恒方程以及动量守恒方程对热传递问题进行描述,确定高功率半导体整流芯片边界条件,给出散热效率计算公式。在恒温室的防风罩中进行测试,依据模型和边界条件,通过ANSYS参数化编程语言APDL构建高功率半导体整流芯片三维有限元模型,分析芯片散热情况。研究平行排列微通道、正交网络结构、螺旋环绕结构和树枝分形结构微通道下芯片散热效率。向有限元模型整流管芯片主体施加热载荷,获取不同基板材料的温度分布情况,得到不同基板材料下芯片散热效率。结果表明,高功率半导体整流管芯片微通道应选用树型结构,基板材料应选择Cu/Si C复合基板。     

高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真

为了保证芯片性能,避免芯片受损,对高功率半导体整流管芯片散热效率进行计算和仿真研究。通过有限体积法进行热计算,利用质量守恒方程、能量守恒方程以及动量守恒方程对热传递问题进行描述,确定高功率半导体整流芯片边界条件,给出散热效率计算公式。在恒温室的防风罩中进行测试,依据模型和边界条件,通过ANSYS参数化编程语言APDL构建高功率半导体整流芯片三维有限元模型,分析芯片散热情况。研究平行排列微通道、正交网络结构、螺旋环绕结构和树枝分形结构微通道下芯片散热效率。向有限元模型整流管芯片主体施加热载荷,获取不同基板材料的温度分布情况,得到不同基板材料下芯片散热效率。结果表明,高功率半导体整流管芯片微通道应选用树型结构,基板材料应选择Cu/Si C复合基板。     

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。     

基于镀膜玻璃微流控芯片制作工艺的研究

开发了一种采用金属膜绿基玻璃作为芯片制作材料,在玻璃上旋涂光刻胶层,制作微流控芯片的工艺.针对光刻胶层不耐刻蚀液腐蚀的特点,优化了涂胶、匀胶、预烘、曝光、显影、坚膜等制作工艺步骤,使得制作工艺具有良好的稳定性.自制玻璃微流控芯片的通道深度可以达到36μm,宽度可以达到150 μm,最大有效直线长度可达150 mm,芯片...     

基于人工微台阶分选与捕获肿瘤细胞的微流控芯片

开发具有契合肿瘤细胞尺寸的微台阶结构的微流控芯片以将肿瘤细胞从正常人血细胞中分选并捕获出来．结合微加工技术,先后两次对同一块玻璃基底进行刻蚀,改变两次刻蚀的图样与时间最终与盖板间形成高度为10μm的微台阶结构,通过玻璃基底与有机高聚物PDMS（Polydimethylsiloxane）盖板的键合制作出微流控芯片．利用具有微台阶结构的芯片,悬浮于磷酸盐缓冲盐溶液中的肿瘤细胞（MCF-7）被全部捕获在微台阶结构内,尺寸小于台阶的正常人血细胞（红细胞）流过台阶未被捕获,实现了将肿瘤细胞从正常血细胞中分选并捕获．捕获在芯片中的肿瘤细胞都具有活性．芯片整体透明,肿瘤细胞捕获过程不需要进行化学修饰等预处理．     

集成固定化酶微柱反应器的硅橡胶/玻璃微流控芯片化学发光检测系统

在微流控芯片分析系统中,将填充柱集成在芯片上,可以进行色谱分离、样品净化以及其它柱反应但填充柱在芯片上制作困难,而且在压力驱动系统中柱内容易产生背压,使流速不稳.在芯片上加工微堰[1]和楔形口[2]来固定填料的方法已有报道,也有报道通过原位聚合形成整体柱[3]和用微加工方法直接在微通道内形成固定相[4]的方法.     

PDMS微流控芯片-柱端电化学检测集成系统

微全分析系统自20世纪80年代兴起,目前正进入快速发展时期.其中的一个主要分雩芯片毛细管电泳,已成功地用于多种物质的分离和检测.芯片毛细管电泳具有分析时间短、分离效率高、试剂用量少等优点,在生化分析和临床检验中有着巨大的应用潜力.制作芯片的材料通常有硅、玻璃、石英及高分子材料等.由高分子材料制作的微流控分析系统有着价廉、可快速成型复杂的分离通道、并可大批量生产等优点,使其在生化分析领域更具潜力.本文简要介绍我们研究组近年在PDMS微流控芯片分离-电化学检测方面的研究工作及其发展趋势.     

微通道-电感法检测金属磨粒质量分数的可行性实验研究

为研究液压油中铁磁性金属磨粒质量分数与微通道中螺线管线圈电感变化值之间的关系,设计并制造了微通道-电感式检测芯片与系统。实验测出同一磨粒在不同质量分数时电感传感器的数值,获得电感变化值和铁磁性金属磨粒质量分数之间的关系曲线。实验结果表明,随着液压油中铁磁性金属磨粒质量分数的增加,电感值增大;采用微通道-电感检测方法检测液压油中铁磁性金属磨粒的质量分数切实可行。     

用于高功率半导体激光器列阵散热的微通道热沉的研制

理论分析了微通道热沉的热阻的组成,采用微机械加工技术和铜直接粘接技术(DBC)制作了冷却大功率半导体激光器列阵的5层结构的无氧铜微通道热沉;通过测试,用其封装的808 nm线阵二极管激光器准连续输出功率达38.5 W,无氧铜微通道热沉热阻为0.645℃/W,热沉的表面温度均匀性好,能有效散热,满足散热要求.     

分-合式微通道流动传热性能数值模拟

针对矩形微通道进出口压降大、温度分布不均匀，以及分形微通道受到分形维数和分支数限制适用范围较窄的问题，结合矩形微通道和分形微通道的优势设计一种分-合式微通道散热器。使用Fluent软件对散热过程进行数值模拟，研究微通道内分支倾斜角度变化对流动和传热性能的影响。结果表明，在100 W/cm²的热流密度下，Re为970、分支倾斜角度为90°时，分-合式微通道平均温度降低了11.9 K,最高温度降低了14.2 K,Nu增加了85.7%,整体传热性能(PEC)也最佳，达到1.44。分支的引入可以增加微通道内部换热面积，同时形成新的边界层，在分支内侧产生漩涡，有效提高了微通道散热器的传热性能，为微通道的优化设计提供了新的理论依据。     

电子芯片液体冷却技术研究进展

随着电子芯片发热量不断上升,传统的风冷方案已不能满足芯片日益增长的散热要求,着重介绍了芯片液体冷却技术中液体喷射冷却、微通道液体冷却和宏观水冷管路冷却三种冷却方式的研究进展。从理论研究、实验研究、数值模拟和实际应用等方面对其进行了详细的分析,并在此基础上介绍了一些芯片液冷的新技术,对芯片液冷的发展也提出了一些建议,以满足芯片冷却的要求。     

微通道中临界热流密度的实验研究

对当量直径0.5 mm,有效加热长度45.0 mm的微通道进行了临界热流密度的实验研究.表明临界热流密度随工质质量流速和进口过冷度的增加而增加.基于实验数据给出了临界热流密度与Weber数、进口过冷度的关联式.实验还发现微通道中的临界热流密度现象不同于常规通道.微通道中临界热流密度的产生是由于微通道的蒸汽阻塞.在达到临界热流密度之前,微通道的流动和传热主要是周期性的过冷流动沸腾,从微通道逸出的汽泡和进入微通道的液体反复交替冲刷微通道.一旦达到临界热流密度,微通道中的流动和传热主要是一个蒸汽周期性逸出的过程.一直持续到过热蒸汽的出现,直到最后整个微通道被过热蒸汽阻塞.