一、芯片实验室技术及其应用(论文文献综述)
张建锋[1](2021)在《光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究》文中进行了进一步梳理随着微机电系统(Micro Electromechanical System,简称MEMS)工艺的发展,基于介电润湿效应的数字微流控技术,因其精准、高效、快速的微液滴控制方式,在化学反应、药物合成、样本分析、生物检测等领域具有良好的应用前景。数字微流控不仅芯片结构简单、体系可伸缩性强,而且无需任何的微型泵、微型阀、微流体通道等微机械加工器件就可以控制液滴定向移动。但目前的数字微流控技术仍然存在连续驱动电压高(70V到150V左右)、介质层高压易击穿、电极结构复杂、并行量低和稳定性差等问题,且通过方波脉冲、正弦脉冲和交流信号驱动的方式又很大程度上制约了数字微流控的应用范围。针对目前数字微流控技术中出现的连续驱动电压高、介质层易击穿和电极结构复杂等问题,本文构建了开放式电极芯片上的二维液滴操控平台,通过利用氟硅烷改性后光滑注液多孔表面(SLIPS)上的极性低压电润湿现象,研究了垂直放置时间和硅油粘度对液滴操纵性能的影响,获得了改性SLIPS的最佳制备条件,实现了液滴在16个方形电极之间高效、精确地连续操控。有趣的是,与传统的非对称电润湿驱动不同,液滴在改性SLIPS上的驱动速度几乎不受接触角饱和效应的限制,随着施加电压的增大而增大,液滴连续驱动的阈值电压仅为8V,与未改性的SLIPS薄膜相比,连续驱动电压至少降低了15倍,与典型的开放式液滴操控装置相比,我们将电极数目减小了一半。此外,改性SLIPS薄膜具有良好的稳定性,其击穿电压高达1KV,且具有一定的自修复能力。为提高液滴操控速率、提升设备集成度、提高生化分析速度与灵敏度,本文构建了一个带有图案化电极的平行注液膜板结构,通过可编程控制直流电信号,研究了液滴在平行注液膜板间的非对称电润湿行为和液滴在静电力作用下的垂直传输过程,建立了液滴垂直运动的动态传输模型,获得了0.5μL液滴在不同极板间距下的工作电压区间,最后通过混合力,也就是水平方向的非对称电润湿力和垂直方向的静电力,实现了液滴在平行注液膜板之间的三维操控。该改性SLIPS上的液滴三维操控为数字微流控芯片上的高通量分析和高密度集成器件提供了一种非常有前景的解决方案。
杨杨[2](2020)在《基于数字全息的新型定量相位显微成像方法及应用研究》文中研究表明数字全息,作为一种光学成像技术,具有对物波波前的复振幅(特别是相位信息)进行定量成像和测量的独特优势,已广泛应用于物理、化学、生物、医学等许多领域。近来,在传统离轴数字全息和同轴数字全息的基础上,发展出微离轴数字全息以及共路离轴数字全息。微离轴数字全息与传统的离轴数字全息(如基于马赫-曾德或迈克尔逊干涉仪的离轴数字全息)相比,具有需要图像传感器带宽更小的优势,并且与传统的同轴数字全息相比,其需要测量量更少。共路离轴数字全息,相较于传统的离轴数字全息光路结构更加稳定,对机械振动和空气扰动的抗干扰能力更强,所需光学元件更少,已被广泛应用于定量相位成像等领域。本论文主要针对基于数字全息的定量相位显微成像技术,特别是微离轴数字全息和共路离轴数字全息以及基于共路离轴数字全息的定量偏振显微成像技术,开展了理论和实验研究。论文的主要研究内容如下:1.第一章综述了基于数字全息的相位显微成像技术的历史背景和研究进展。主要介绍了离轴全息成像技术以及同轴全息成像技术的研究进展,并介绍了近几年发展起来的微离轴全息成像技术和共路离轴全息成像技术。2.第二章对数字全息技术进行了基本的理论分析。简要介绍了全息成像的基本理论以及全息图的再现方法,重点介绍了离轴数字全息的记录以及离轴数字全息再现。3.第三章简要介绍了偏振的基本理论以及偏振敏感介质的偏振特性描述,并在此基础上对基于数字全息的偏振敏感样品的测量方法做了理论分析。介绍了常见的用于描述偏振光的表征形式:琼斯(Jones)矢量;在此基础上,对常见的偏振器件的矩阵形式和运算方法进行了描述与归纳,重点介绍了使用琼斯(Jones)矩阵描述方式对一般偏振敏感材料偏振特性的描述。在本章的最后介绍了使用圆偏振光照明的偏振敏感样品琼斯矩阵测量方法和使用线偏振光照明的偏振敏感样品琼斯矩阵测量方法。4.第四章提出了一种能同时适用于对较大尺寸物体(几十厘米)和较小尺寸物体(几微米)进行定量相位成像的共路微离轴数字全息成像方法。该方法中,使用通过一大尺度会聚透镜产生的会聚球面波作为照明光源,在照明光会聚面(即物波频谱面)上放置一特制圆孔光阑,实现全息记录的参考光来自靠近物光圆孔光阑边缘的参考针孔中,所需的照明光和相干参考光源则由一个1×2单模光纤分束器产生。该方法由于采用了单模光纤分光和微离轴共路干涉光路结构,具有成本低、光路简单、抗干扰能力强的优点,提供了一种将传统显微镜改造成高分辨全息定量相位显微镜的低成本途径。5.第五章提出了一种结构简单、特别适用于微流控环境的分波前共路双通道偏振全息显微成像方法。该方法通过采用一个特殊设计的三通道组合偏振显微镜头成功实现了共路双通道离轴偏振全息记录和偏振信息(如样品双折射光轴取向和双折射相位延迟量)的单击数字重现。利用该方法设计的微流控偏振全息显微成像光路结构简单,大大提高了偏振成像系统的稳定性和便携性,为发展便携型微流控单击偏振显微成像系统提供了一个新的可行途径。6.第六章提出了一种基于光纤分束和沃拉斯顿棱镜的多通道偏振全息显微成像方法。该方法是基于共路离轴数字全息结构,能够对微流控通道中的动态样品进行偏振成像并且实现了对动态偏振敏感介质琼斯矩阵的一步测量。该方法仅需要使用两个光纤分束器、一个沃拉斯顿棱镜和一个会聚透镜就能实现全息图的四通道角分复用,极大的减少了光学元件的数量,并且由于采用了共路离轴的设计,使得光路对振动和空气扰动的抗干扰能力更强。利用3D打印技术设计制备了基于该方法的四通道偏振全息成像装置并用该成像系统对微流控通道中的淀粉颗粒、绣线虫等样品进行了偏振成像实验,成功得到了它们的琼斯矩阵参量,实验验证了该技术的实际可行性。
袁哲[3](2019)在《基于微流控技术的纳米微晶纤维素的制备与表征》文中指出纳米微晶纤维素(CNCs)作为一种新型的生物质基髙分子材料,目前在多个领域内成为研究的热点。因其优异的机械性能、光学性能等应用在化妆品、复合材料等领域,而如何将CNCs进行可控的制备和表征对于它的应用有指导性的意义。微流控技术由于其灵敏度高、样品消耗少、自动化的优点,在生物医学领域、化学反应领域得到广泛的应用。结合CNCs和微流控技术,将微流控芯片为基础研究CNCs的新型制备和表征技术,探索制备CNCs的最佳工艺条件,将制备好的CNCs进行荧光标记,然后在微流控芯片上实现快速表征。本文首先研究了纳米微晶纤维素在微流控芯片中的流动特性,并根据其流动特性设计了一套具备完整承载反应平台的微流控芯片,包括微流控芯片的通道形状设计,样品和反应试剂的加入,在芯片中控制反应流体流动,将样品和反应试剂混合,以及反应的终止和最终产物的收集等等功能。以微晶纤维素(MCC)为原料,以设计好的芯片作为载体选取酸水解法制备纳米微晶纤维素。根据制备出的CNCs产率和粒径尺寸优化反应的工艺条件,得到的最佳工艺条件为:硫酸浓度60%(w/w)、反应温度35℃、水解反应时间40 min。在此工艺条件下得到的CNCs的产率为43.76%,CNCs的长度为204 nm,宽度为20nm。制备出的CNCs在水分散体系中能形成稳定的透明悬浮液,在室温下长期放置不会出现分层或者沉淀现象。将制备的CNCs进行荧光标记,通过粒子追踪测速技术(PTV)对其进行表征,在液体中流动的CNCs经过特殊波长的光源照射会发出荧光并在EMCCD上成像,成像后PC根据算法对成像进行识别,识别过后PC进行尺寸和流速的计算,由该方法检测酸水解法制得的纳米纤维素宽度为14 nm,长度为200 nm,与上述SEM测得的尺寸数据分布基本一致。
黄嘉欣[4](2018)在《可实现核酸快速凝胶电泳的生物芯片的研究》文中进行了进一步梳理电泳是指核酸等带电粒子在电场作用下,向着与其电性相反的电极发生迁移的过程,利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术叫做电泳技术,该技术目前已经被广泛应用于农业科学、医药卫生等领域。核酸电泳技术主要包括毛细管电泳和凝胶电泳技术等,其中琼脂糖凝胶电泳由于其设备成本相对较低等特点而被大多数实验室、研究所、医院等采用。然而传统凝胶电泳具有实验步骤繁琐,实验所涉及的设备多,试剂及样品消耗量大,实验所需时间长等特点,为克服以上缺陷,本文研究了可实现核酸快速凝胶电泳的生物芯片,并且结合电泳成像一体化装置对其进行测试及优化,最后以牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.g),福赛斯坦纳菌(Tannerela forsythia,T.f),齿垢密螺旋体(Treponema denticola,T.d)为样本,对以上牙周病原菌PCR产物在芯片中实施了快速检测。为此,主要开展了如下工作:(1)以DNA ladder为研究对象,利用聚丙烯酰胺和琼脂糖凝胶进行电泳实验,比较其在实验操作、效果及适用范围等方面的优势与缺点,研究了荧光染料、电压、缓冲液等因素对特定长度的DNA分离状况的影响,总结出可行的实验条件;(2)提出在芯片上实现快速凝胶电泳,通过系列实验优化出芯片通道的长、宽、厚度等参数,并且对芯片所用材料和工艺进行分析,选择合理的方案,进行芯片的试制;(3)利用搭建的电泳成像一体化装置对芯片进行测试,并进行分析拟合,根据检测结果,进一步优化实验条件,以实现DNA的最佳分离,并且对设备及芯片的稳定性进行测试验证;(4)采用PCR技术对牙周病原菌的P.g,T.f,T.d片段进行体外扩增,对其PCR产物在所研制的同一芯片的不同通道进行电泳,并对电泳结果进行分析;选取P.g不同循环次数的PCR扩增产物进行对照及结果分析。研究表明,采用凝胶电泳生物芯片的方法可以清晰分离DNA ladder,并且实现对牙周病原菌PCR产物的电泳检测,这不仅有效降低了生化试剂使用量,节约了实验成本,而且可以明显地提高电泳分析速度。本论文的研究成果对于电泳成像一体化的便携式凝胶电泳仪的开发具有重要的应用价值。
程景萌[5](2017)在《微通道内激光筛选细胞的方法和实验研究》文中提出细胞筛选在疾病的早期诊断治疗和生物化学等多种领域具有巨大的应用前景。传统的细胞筛选方法需要大量的样本,并且需要对细胞进行标记,严重影响细胞的纯度和活性。随着微机电系统(MEMS)的发展,微流控芯片因其节省试剂、快速高效和规模集成等优点得到了研究人员的普遍关注;单模光纤激光以其非常温和的非机械接触的方式作用于细胞,达到无损伤作用细胞的效果,故而近年来激光筛选细胞与微流控芯片技术紧密结合。本论文通过对国内外微流控芯片及激光在显微尺度领域的应用进行深入研究,对比分析了目前已有的细胞分选方法,围绕微流控技术和激光细胞筛选机理与实验研究,提出一种基于光辐射压力无损伤、无标记、无接触的细胞筛选方法,建立了相应的细胞筛选分离模型,搭建了准开放型的光流控实验平台。在此基础上,完成细胞在微流体中受激光作用运动轨迹产生较大偏移距离实验,实现细胞的高效筛选。主要包括以下几方面内容:(1)基于光辐射压力的微流体内细胞偏移机理研究基于单模光纤激光光辐射压力的理论研究,建立了微粒受斯托克斯(Stokes)阻力和光辐射压力综合作用下的偏移距离数学模型,应用光子流的方法推导出细胞在微流体中受光辐射压力作用而产生位移偏移的距离公式,揭示了微通道内细胞轨迹偏移与激光工艺参数、微粒物性参数的影响规律。(2)微流体中激光筛选细胞及其影响参数的仿真研究建立了基于单模光纤的光流控细胞偏移有限元仿真模型,对纳维-斯托克斯方程、亥姆霍兹波动方程、动量定理进行耦合求解,对基于单因素的激光参数(激光功率、纤芯直径)、流体参数(溶液温度)和细胞参数(细胞直径)与细胞偏移的影响规律进行分析,为细胞的高效筛选提供理论依据。(3)研发了准开放型的光流控筛选芯片依据微尺寸效应,针对全开放型与全封闭型光流控芯片在细胞分离筛选中流阻过大的制约性,通过对比分析,研发了准开放型光流控芯片,有效增大微通道宽度,从而减小流体阻力(斯托克斯阻力),使得细胞在微流体中受激光作用发生了较大的偏移距离,实现细胞的高效筛选。并且分析参数影响规律,优化了单模光纤激光对细胞辐射的受力位置,提高偏移性能。(4)微通道内激光筛选细胞实验研究基于准开放型光流控筛选细胞实验平台,酵母菌细胞和聚苯乙烯小球受到单模光纤激光辐射力作用,两种微粒在垂直于运动方向产生不同的偏移距离从而实现筛选。研究激光功率、微流体速度、溶液温度与细胞在微流体中偏移距离作用机理。
杨泽明,李彩,徐聪辉,曹文熙,苟马龙[6](2017)在《流动分析技术及其在海水营养盐自动检测中的应用》文中提出海水营养盐是海洋初级生产力和食物链的基础,营养盐的测定对海洋学的研究至关重要。流动分析技术由于其自动化、低耗以及重现性高等优点,在海水的营养盐自动检测中有着广泛的应用。本文对流动分析技术的发展进行了归纳总结,对流动分析技术在海水营养盐自动检测中的应用进行了讨论,并对流动分析技术在海水营养盐检测中的总体发展方向进行了展望。
鲁长国[7](2016)在《林炳承:精准把握前沿研究方向的战略型科学家》文中指出专家简介:林炳承,1944年11月生,祖籍宁波,长于上海,中国科学院大连化学物理研究所研究员,大连理工大学教授,国际微流控芯片领域着名学者,我国微流控芯片研究学术带头人。林炳承上世纪90年代后期起带领团队开展微流控芯片研究至今,涉及到基础理论、基本技术和生物医学应用的方
曾祥宇[8](2014)在《新型单平面数字微流芯片及其在芯片实验室中的应用研究》文中提出基于微流芯片技术的微型“芯片上的实验室”(Lab-on-Chip,LOC)在生物、化学、制药和临床检测等领域展现出了巨大的应用前景和价值。近年来,基于离散液滴操控的“介质上的电润湿”(Electro-wetting-on-Dielectric, EWOD)数字微流芯片技术,以其样品消耗量少、节约反应试剂、无死角残留污染,且对液体的操控手段丰富、运动灵活多变、易实现自动化便携系统的优势,成为LOC及其应用的研究热点之一。其中,单平面EWOD芯片技术克服了传统三明治EWOD的结构复杂、液滴运动阻力大、进液麻烦和难以集成的缺点,是具有产业化前景的集成生化LOC检测系统的核心器件。论文研究基于EWOD的新型单平面透明微流器件及其与光学检测集成的LOC系统中的应用。设计了三种基于不同原理的单平面透明EWOD数字微流芯片结构;优化了基于耦合接地原理的单极性单平面透明EWOD芯片的驱动性能,降低了液滴驱动电压;结合化学发光检测技术,建立了基于耦合接地原理的单极性单平面透明EWOD芯片与光电探测器集成的生化LOC检测系统;实现了双氧水和葡萄糖在LOC系统中的检测;开展了对LOC系统可靠性的研究,设计了片上集成的加热器,实现了片上可恢复的化学发光检测芯片实验室。论文的主要创新之处在于:1.提出了一种基于耦合接地原理的单极性单平面透明数字微流器件。该器件结构简单,液滴操控性能优异。在24V低驱动电压下液滴运动速度达40mm/s。2.提出了将单极性单平面透明EWOD器件与光电探测器结合的微小型LOC检测系统,并应用于化学发光检测。该系统发挥了单平面器件的聚光优势,实现了葡萄糖的大范围线性检测(1μM-20mM)。3.研究了化学发光检测中的EWOD器件表面疏水失效的机理,通过热退火实验,得到恢复表面疏水的方法。设计制作了片上集成加热器,在5min、900mW退火条件下,器件表面疏水角得到完全恢复。
陈建锋[9](2014)在《新型EW0D数字微流控芯片研究》文中提出随着MEMS技术的发展和多领域技术的交融,近年来以片上集成全自动处理和全分析过程的芯片实验室得到了飞速的发展,展示出诱人的前景。基于介质上电润湿(Electrowetting-on-dielectrics, EWOD)的数字微流控芯片具有显着的竞争力,是该领域最有发展潜力的芯片技术。但由于种种原因,目前的EWOD芯片距离商业化的芯片实验室还有一定的距离。针对传统EWOD芯片存在的问题和其商业化应用要求,本文围绕新型EWOD数字微流控芯片,在新型介质材料、新型芯片操控功能和新型片上集成检测三个方面进行了创新性的研究。1、新型介质材料研究创新性地引入一种新型的聚合物材料氰基乙酯化支链淀粉(Cyanoethyl Pullulan, CEP)作为EWOD芯片介质层。研究了新型的制备方法,发现CEP材料旋涂成膜后,只需在空气中100℃低温退火即有非常好的介质性能(介电常数为18)和电润湿能力。电极性相关、频率相关及长时间接触角测试等表征结果表明:CEP材料具有优越的EWOD驱动性、稳定性和可逆性。该研究有助于降低EWOD芯片成本,提升芯片性能,是EWOD芯片实验室商业化的重要保障。2、EWOD液滴操控功能研究提出了一种新型的电极结构和操控方法实现液滴的精准产生,将EWOD芯片液滴产生精准度的提高了10倍,是目前该领域最有效、最简便的方法。提出了两种创新性的叉指电极结构,首次在不需要检测液滴大小的情况下,通过简单操控方法,实现了体积变动36倍的不同大小液滴的通用驱动。以上3种创新性的EWOD结构,简单而有效地增强了EWOD芯片的操控功能,有助于芯片在复杂分析领域的应用。3、芯片集成检测研究创新性地实现了完全电化学集成的EWOD芯片。设计上创新性地实现了EWOD驱动电极和电化学三电极体系的优化集成,工艺上通过新型疏水材料图形化工艺实现了疏水EWOD模块和亲水电化学模块的有效结合。该研究首次完成了片上溶液的自动化操控和实时电化学检测,实现了片上实验室的雏形,有利于扩展EWOD芯片的应用范围,推动芯片实验室的商业化发展。
邹芸[10](2013)在《新型光微流体光器件的设计、制备及其应用研究》文中研究说明微流控光学是光学和微流控技术的结合。相对于传统的固体器件,微流控光学器件在尺寸上微型化、可调谐手段上更多样化、可集成于芯片实验室中用于化学生物分析检测。本论文研究了基于PDMS芯片的微流控光学器件及拓展了其应用,对微流控光学器件的光学特性进行表征及探讨。磁流体在磁场作用下显示出比较显着的磁光效应。我们首次制备了磁流体液芯光纤,液芯为磁性颗粒半径为10nm的石蜡基Fe3O4磁流体。在不同磁场下对光纤出射光强进行调谐及理论计算了光纤中光波模式。实验结果与理论计算相吻合,并给出了磁流体液芯光纤的传输损耗。集成型光源对于微全分析系统中生物化学分析检测有着深远的意义。在上述背景下,我们展开了微型染料激光器的研究。采用传统的光刻及PDMS快速原型复制制备了微环形谐振腔结构。因其损耗较大,泵浦阈值较高,通过结构设计上的改进,大大降低了激光泵浦阈值。我们运用两种相溶液体的层流机制进行了微型干涉仪的研究。结果表明,改变两相液体注入的流速比时,干涉曲线发生变化,干涉峰个数逐渐增加。为了更清晰表征微通道中的液体的扩散情况,在理论上进行了折射率分布的模拟。同时,我们也记录了在不同流速比情况下,两相液体交界面位置的变化。基于干涉现象的折射率计在传感器中应用比较广泛。随着近期微流控液滴的应用方面的广泛研究,我们利用产生微液滴的机制制备了微型信号发生器,并拓展了其应用。实验结果表明,产生的信号频率及波形通过改变液体的流速比来控制,给出了信号频率与流速比不变情况下的关系曲线。在信号发生器的基础上,设计双T结构实现信号编码器。微流控光学器件的研究促使了集成光学的发展,也对芯片实验室提供更多更便携化的功能。
二、芯片实验室技术及其应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、芯片实验室技术及其应用(论文提纲范文)
(1)光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 电润湿研究现状 |
1.2 电润湿相关应用 |
1.3 数字微流控技术的研究现状 |
1.4 数字微流控技术的应用 |
1.5 本文研究内容 |
1.6 本文的创新点 |
第二章 EWOD数字微流控的理论基础 |
2.1 润湿效应与表面张力 |
2.1.1 润湿效应 |
2.1.2 表面张力 |
2.2 介电润湿效应 |
2.2.1 介电润湿 |
2.2.2 基本定理的推导 |
2.2.3 介电润湿存在的问题 |
2.3 非对称电润湿 |
2.3.1 非对称电润湿现象 |
2.3.2 非对称电润湿机理 |
2.4 数字微流控理论 |
2.4.1 微液滴两种操控模型 |
2.4.2 微液滴四种基本操控 |
2.5 本章小结 |
第三章 空气相中液滴的二维操控 |
3.1 光滑注液多孔表面的制备 |
3.2 改性SLIPS上的非对称电润湿 |
3.3 液滴连续控制系统的设计加工 |
3.3.1 液滴操控的可行性分析 |
3.3.2 单平面开放电极板设计加工 |
3.3.3 液滴控制系统的设计 |
3.4 液滴的二维操控 |
3.4.1 硅油粘度对液滴速度的影响 |
3.4.2 垂直放置时间对液滴速度的影响 |
3.4.3 改性SLIPS上的单液滴操控 |
3.4.4 改性SLIPS上的多液滴操控 |
3.5 本章小结 |
第四章 平行注液膜板结构中液滴跳跃及三维操控研究 |
4.1 实验背景介绍 |
4.2 平行注液膜板结构的制备 |
4.3 不同环境下液滴的润湿性能研究 |
4.3.1 液滴在空气相中的润湿性能研究 |
4.3.2 液滴在油相中的润湿性能研究 |
4.4 氟硅烷浓度对液滴垂直传输的影响 |
4.5 液滴在平行注液膜板间的垂直传输 |
4.5.1 理论分析 |
4.5.2 液滴的动态传输行为 |
4.5.3 液滴在不同电压下的垂直传输 |
4.5.4 液滴垂直起升的电压工作区间 |
4.6 液滴三维操控 |
4.6.1 实验设计 |
4.6.2 单液滴三维操控 |
4.6.3 多液滴三维操控 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论 |
5.1 主要结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(2)基于数字全息的新型定量相位显微成像方法及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 相位显微成像技术 |
1.3 定量相位显微成像技术的研究 |
1.3.1 离轴全息成像技术 |
1.3.2 同轴全息成像技术 |
1.3.3 微离轴全息成像技术 |
1.3.4 共路离轴全息成像技术 |
1.3.5 数字全息定量相位显微成像基本原理 |
1.4 本论文研究内容及章节安排 |
第2章 基于数字全息的定量相位成像方法基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 全息成像基本理论 |
2.2.1 全息图的记录 |
2.2.2 全息图的再现 |
2.3 离轴数字全息的记录和再现 |
2.3.1 光在空间中传播的标量衍射理论 |
2.3.2 离轴数字全息记录 |
2.3.3 离轴数字全息再现 |
2.4 数字全息记录模式 |
2.5 小结 |
第3章 偏振基本理论及偏振敏感材料偏振特性的表征 |
3.1 引言 |
3.2 偏振光的基本理论 |
3.2.1 偏振光的琼斯矢量表示 |
3.2.2 偏振器件的琼斯矩阵表示方式及运算方法 |
3.3 基于数字全息的偏振敏感样品琼斯矩阵测量 |
3.3.1 使用圆偏振光照明的四通道偏振全息成像方法 |
3.3.2 使用线偏振光照明的四通道偏振全息成像方法 |
3.4 小结 |
第4章 具有微离轴结构的单通道新型定量显微成像方法和系统 |
4.1 引言 |
4.2 微离轴数字全息成像系统 |
4.2.1 理论分析 |
4.2.2 实验结果与分析 |
4.3 具有微离轴结构的单通道新型定量相位成像显微镜 |
4.4 小结 |
第5章 用于微流控中各向异性样品双折射成像的双通道偏振全息显微方法和系统 |
5.1 引言 |
5.2 共路离轴数字全息技术在微流控中的应用 |
5.3 实验光路与理论分析 |
5.3.1 实验光路 |
5.3.2 理论分析 |
5.4 实验装置及实验样品 |
5.4.1 偏振全息显微芯片 |
5.4.2 适用于微流控的双通道偏振显微成像系统 |
5.4.3 实验样品 |
5.5 实验结果 |
5.5.1 薄云母片的偏振成像结果 |
5.5.2 微流控中马铃薯淀粉颗粒双折射成像结果 |
5.5.3 微流控中秀丽隐杆线虫双折射成像结果 |
5.6 小结 |
第6章 基于光纤分束和沃拉斯顿棱镜的四通道偏振全息显微成像系统 |
6.1 引言 |
6.2 四通道共路离轴偏振数字全息实验光路与理论分析 |
6.2.1 四通道偏振数字全息显微成像系统光路 |
6.2.2 多通道偏振数字全息显微成像系统理论分析 |
6.2.3 实验样品 |
6.3 实验结果及讨论 |
6.4 小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 本论文的主要结论 |
7.2 本论文的创新点 |
7.3 拟进一步开展的工作 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文与专利 |
致谢 |
(3)基于微流控技术的纳米微晶纤维素的制备与表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 纳米纤维素的概述 |
1.1.2 纳米纤维素的结构 |
1.1.3 纳米纤维素的性质及应用 |
1.2 常见的制备以及表征纳米微晶纤维素方法 |
1.2.1 常见的制备纳米微晶纤维素方法 |
1.2.2 常见的表征纳米微晶纤维素方法 |
1.3 微流控芯片的概述以及应用 |
1.3.1 微流控芯片的概述 |
1.3.2 制作微流控芯片的材料 |
1.3.3 微流控芯片的加工方法 |
1.3.4 微流控芯片的应用领域 |
1.3.5 微流控芯片实验室的优势 |
1.3.6 微流控芯片实验室制备微纳材料的应用 |
1.3.7 微流控芯片技术在微米材料表征中的应用 |
1.4 本文的研究目的及意义 |
1.5 本文的研究内容 |
第二章 微流控芯片反应系统设计 |
2.1 流体在微流控芯片中流动的基本特性 |
2.1.1 微尺度下连续性假设的适用性分析 |
2.1.2 微流体流动状态的分析 |
2.1.3 微流体内流速的计算分析 |
2.1.4 微尺度的传质和传热分析 |
2.2 纳米微晶纤维素在微通道中的受力情况分析 |
2.3 反应物在微流控芯片中的混合情况分析 |
2.4 基于微流控芯片的反应系统设计 |
2.5 流体输送动力设备的选择 |
2.6 本章总结 |
第三章 基于微流控芯片制备纳米微晶纤维素 |
3.1 实验材料和仪器 |
3.1.1 实验药品 |
3.1.2 实验仪器 |
3.2 实验方法 |
3.3 实验测试 |
3.3.1 产率的计算 |
3.3.2 粒径测试 |
3.3.3 红外光谱分析(FT-IR) |
3.3.4 XRD分析 |
3.3.5 扫描电镜分析 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 酸水解反应条件的优化 |
3.4.2 红外光谱结果 |
3.4.3 形貌特征分析 |
3.4.4 XRD分析 |
3.5 本章总结 |
第四章 基于微流控芯片动态表征纳米微晶纤维素 |
4.1 实验材料 |
4.2 实验仪器 |
4.3 实验方法 |
4.4 测量实验的原理 |
4.4.1 光学原理 |
4.4.2 图像识别的原理 |
4.4.3 测量速度的原理 |
4.4.4 数量统计的原理 |
4.5 辅助测量表征的微流控芯片 |
4.6 实验结果和分析 |
4.6.1 纳米金颗粒分析比对结果 |
4.6.2 纳米微晶纤维素分析结果 |
4.7 本章总结 |
结论与展望 |
一、结论 |
二、本文的创新之处 |
三、对未来的展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(4)可实现核酸快速凝胶电泳的生物芯片的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 芯片实验室 |
1.2.1 芯片实验室的概念与发展 |
1.2.2 基于芯片实验室的核酸分析 |
1.3 本论文主要研究内容 |
第二章 核酸凝胶电泳 |
2.1 核酸电泳 |
2.1.1 核酸 |
2.1.2 核酸电泳的分类 |
2.2 传统琼脂糖凝胶电泳的操作流程 |
2.2.1 制胶 |
2.2.2 进样 |
2.2.3 电泳 |
2.2.4 染色 |
2.2.5 成像 |
2.3 本章小结 |
第三章 芯片设计 |
3.1 芯片外形的确定 |
3.2 芯片参数的确定 |
3.2.1 琼脂糖浓度对DNA分离结果的影响 |
3.2.2 芯片通道长度对DNA分离结果的影响 |
3.2.3 电源电压对DNA分离结果的影响 |
3.2.4 荧光染料SYBR Green I浓度对效果影响 |
3.2.5 电泳图分析 |
3.3 实验结果优化 |
3.4 材料及加工工艺的选择 |
3.4.1 PMMA及亚克力板 |
3.4.2 对PMMA的切割、雕刻与机械加工 |
3.4.3 对PP及 PC材料的加工 |
3.4.4 与芯片匹配的梳子的设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 电泳成像一体化装置及芯片电泳结果分析 |
4.1 电泳成像一体化装置 |
4.2 核酸快速凝胶电泳实验 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 相关器材 |
4.2.3 操作步骤 |
4.2.4 结果分析 |
4.3 PCR实验及产物检测分析 |
4.3.1 PCR原理及应用 |
4.3.2 实验试剂 |
4.3.3 实验操作及步骤 |
4.3.4 凝胶芯片进行PCR产物的检测 |
4.5 本章小结 |
第五章 论文总结与展望 |
5.1 结论 |
5.2 今后工作的展望 |
参考文献 |
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 |
致谢 |
(5)微通道内激光筛选细胞的方法和实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 微流控芯片发展现状 |
1.2.2 微流控芯片技术在细胞筛选领域的国内外研究进展 |
1.2.2.1 基于微流控芯片被动分选方法 |
1.2.2.2 基于微流控芯片主动分选方法 |
1.3 目前研究存在问题 |
1.4 本论文主要研究内容 |
第二章 基于光辐射压力细胞筛选机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 细胞激光筛选的理论基础—光辐射原理 |
2.2.1 光辐射压力产生及定义 |
2.2.2 光的散射力和梯度力 |
2.2.3 光辐射压力的势阱力研究 |
2.2.3.1 二维光学势阱 |
2.2.3.2 三维光学势阱 |
2.3 基于三种不同模型的光辐射力计算方法 |
2.3.1 电磁学模型 |
2.3.2 几何光学模型 |
2.3.3 广义洛伦兹米氏理论模型 |
2.4 细胞在微流体中受光辐射压力作用偏移距离研究 |
2.4.1 光子流方法计算光辐射压力 |
2.4.2 细胞在微流体中受力分析 |
2.4.2.1 细胞所受重力和浮力 |
2.4.2.2 细胞在流体中所受斯托克斯(Stokes)阻力 |
2.4.2.3 流体作用附加质量力 |
2.4.2.4 细胞在流体中所受巴塞特(Basset)力 |
2.4.2.5 流体作用的马格努斯(Magnus)力 |
2.4.3 建立细胞在流体中受激光作用偏移距离模型 |
2.4.4 细胞形态特征对偏移距离的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于层流和电磁波物理场细胞筛选仿真研究 |
3.1 引言 |
3.2 有限元数值模拟方法简介 |
3.3 单细胞流形成仿真研究 |
3.3.1 水力聚焦原理分析 |
3.3.2 几何模型建立及参数设定 |
3.3.3 微流体控制方程的建立 |
3.3.4 单细胞流数值仿真及结果分析 |
3.4 光压力形成的数值仿真 |
3.4.1 几何模型建立 |
3.4.2 剖分网格 |
3.4.3 电磁波控制方程的建立 |
3.4.4 边界条件及参数设置 |
3.4.5 光压力形成的数值仿真和结果分析 |
3.5 微粒分离数值仿真 |
3.5.1 参数设置及网格剖分 |
3.5.2 微粒分离结果及分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 激光筛选细胞的影响因素研究 |
4.1 引言 |
4.2 物理模型及几何模型的建立 |
4.3 微流体和电磁波控制方程的建立 |
4.3.1 纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程 |
4.3.2 电磁波动方程-亥姆霍兹方程 |
4.3.3 动量定理 |
4.4 边界条件及参数设置 |
4.5 模拟结果及讨论 |
4.5.1 功率对偏移距离影响 |
4.5.2 纤芯直径对偏移距离影响 |
4.5.3 温度对偏移距离影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 微通道内单细胞流形成和激光驱动细胞实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 微流控芯片的加工制作 |
5.2.1 聚二甲基硅氧烷(PDMS)的结构和性能 |
5.2.1.1 PDMS的结构 |
5.2.1.2 PDMS的性能 |
5.2.2 实验材料的准备 |
5.2.3 微流控芯片制作加工工艺 |
5.3 单细胞流实验 |
5.3.1 构建数字成像系统 |
5.3.2 单细胞流形成实验 |
5.3.3 单细胞流形成的仿真和实验对比 |
5.4 光纤激光驱动细胞实验 |
5.4.1 光纤端面的处理 |
5.4.2 激光驱动细胞实验平台搭建 |
5.4.3 单模光纤激光驱动细胞实验分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于准开放型光流控系统细胞偏移距离研究 |
6.1 引言 |
6.2 光流控实验系统搭建 |
6.3 微流体系统搭建 |
6.4 光学系统搭建 |
6.5 搭建光流控系统的关键技术 |
6.5.1 微通道内光纤嵌入的方法研究 |
6.5.2 微通道内细胞下沉着壁及聚团防止的方法研究 |
6.5.3 微流控芯片主通道和光纤通道的设计方法研究 |
6.6 基于准开放型光流控平台筛选实验结果及分析 |
6.6.1 全开放型结构激光辐射力作用位置研究 |
6.6.2 全封闭型芯片结构激光作用细胞实验研究 |
6.6.3 准开放型芯片结构激光作用细胞实验研究 |
6.6.4 细胞筛选实验和仿真对比分析 |
6.7 基于单因素参数变化与微流体内细胞位移规律研究 |
6.7.1 激光功率对细胞偏移的影响 |
6.7.2 溶液温度对细胞偏移的影响 |
6.7.3 微流体速度对细胞偏移的影响 |
6.8 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
(6)流动分析技术及其在海水营养盐自动检测中的应用(论文提纲范文)
1 流动分析技术简介 |
2 流动分析技术在海水营养盐检测中的应用 |
2.1 SCFA在海水营养盐检测研究中的应用 |
2.2 FIA在海水营养盐检测研究中的应用 |
2.3 SIA在海水营养盐检测研究中的应用 |
2.4 其他流动分析技术在海水营养盐检测研究中的应用 |
(8)新型单平面数字微流芯片及其在芯片实验室中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 微型芯片实验室 |
1.2 数字微流体芯片 |
1.3 基于EWOD的单平面数字微流体芯片 |
1.3.1 基于EWOD的单平面数字微流体芯片的结构 |
1.3.2 基于EWOD的单平面数字微流体芯片的应用 |
1.3.3 葡萄糖检测芯片 |
1.3.4 面临的挑战 |
1.4 论文内容和创新 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 主要创新点 |
1.5 论文大纲 |
第二章 新型单平面数字微流体芯片的设计和制备 |
2.1 介电湿润和单平面驱动 |
2.2 极性相关单平面微流体器件 |
2.2.1 极性相关介电湿润现象 |
2.2.2 极性相关单平面微流体器件的设计和测试 |
2.3 微电极簇单平面微流体器件 |
2.3.1 微局域电场模型 |
2.3.2 微电极簇单平面微流体器件的设计和测试 |
2.4 耦合接地单极性单平面微流体器件 |
2.4.1 耦合接地原理的发现和介电湿润实验 |
2.4.2 耦合接地单极性单平面微流体器件的设计和测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 单平面数字微流体器件的优化与低电压驱动 |
3.1 表面疏水层 |
3.1.1 化学修饰的ZnO纳米棒超疏水表面 |
3.1.2 ZnO纳米棒、CF_n聚合物和Teflon疏水层的对比测试 |
3.2 绝缘介质层 |
3.2.1 有机透明绝缘介质层的对比测试 |
3.2.2 无机透明绝缘介质层的对比测试 |
3.3 油中的介电湿润测试 |
3.4 低电压的单极性单平面微流体器件驱动 |
3.5 本章小结 |
第四章 单平面数字微流体器件在化学发光检测中的应用 |
4.1 化学发光LOC系统的仿真和设计 |
4.1.1 单平面微流体器件化学发光检测的光学仿真和验证 |
4.1.2 用于化学发光检测的单平面微流体器件的设计 |
4.2 单平面数字微流体器件的制备及系统搭建 |
4.2.1 电极的设计及工艺 |
4.2.2 系统搭建 |
4.3 单平面微流体器件上的双氧水及葡萄糖检测应用 |
4.3.1 双氧水检测实验 |
4.3.2 葡萄糖检测实验 |
4.4 本章小结 |
第五章 用于化学发光检测的单平面器件优化 |
5.1 EWOD器件的疏水失效与退火恢复 |
5.1.1 器件表面的亲水变性现象与分析 |
5.1.2 器件表面退火复原与分析 |
5.2 器件的优化 |
5.2.1 片上集成加热器的模拟计算 |
5.2.2 片上集成加热器的设计、制备和测试 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本论文研究工作的总结 |
6.2 后续研究工作的展望 |
参考文献 |
附录I:致谢 |
附录II:成果简介 |
(9)新型EW0D数字微流控芯片研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 MEMS技术及芯片实验室 |
1.2 微流体技术 |
1.3 EWOD数字微流体技术研究情况 |
1.3.1 理论研究 |
1.3.2 芯片研究 |
1.3.3 应用研究 |
1.3.4 面临挑战 |
1.4 研究内容及意义 |
1.5 论文安排 |
第2章 理论基础 |
2.1 静态EWOD |
2.1.1 介质上电润湿及L-Y方程 |
2.1.2 接触角滞后效应 |
2.1.3 接触角饱和效应 |
2.1.4 电极性相关EWOD |
2.1.5 频率相关EWOD |
2.2 动态EWOD |
2.2.1 驱动力 |
2.2.2 阈值驱动电压 |
2.2.3 驱动速度 |
2.2.4 液滴基本操控 |
2.3 本章小结 |
第3章 新型EWOD芯片的介质层研究 |
3.1 研究背景 |
3.2 新型介质材料CEP |
3.3 CEP的介质特性研究 |
3.4 CEP的EWOD特性研究 |
3.4.1 静态EWOD |
3.4.2 电极性相关EWOD |
3.4.3 频率相关EWOD |
3.5 基于CEP介质的EWOD芯片驱动研究 |
3.6 本章小结 |
第4章 新型EWOD芯片液滴操控度研究 |
4.1 研究背景 |
4.2 新型EWOD芯片精准液滴产生 |
4.2.1 传统液滴产生的问题 |
4.2.2 传统液滴产生结构研究 |
4.2.3 新型液滴产生结构研究 |
4.3 新型EWOD芯片大小液滴驱动 |
4.3.1 结构设计 |
4.3.2 实验过程 |
4.3.3 实验结果 |
4.4 本章小结 |
第5章 新型EWOD芯片电化学集成研究 |
5.1 电化学集成研究背景 |
5.2 新型EWOD芯片集成研究过程 |
5.2.1 芯片设计 |
5.2.2 芯片制备 |
5.2.3 系统搭建 |
5.3 电化学集成EWOD芯片研究结果 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结及展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
(10)新型光微流体光器件的设计、制备及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 微流控技术发展史 |
1.3 微流控芯片加工工艺及驱动方式 |
1.3.1 微流控芯片加工工艺 |
1.3.2 微流控芯片液体驱动方式 |
1.4 微流控技术在生物化学领域中的应用 |
1.5 微流控技术在光学方面的应用 |
1.5.1 微流控光学器件的调谐及液体驱动 |
1.5.2 微流控光学微透镜 |
1.5.3 微流控光学染料激光器 |
1.5.4 微流控干涉仪 |
1.5.5 微流控光栅 |
1.5.6 微流控光开关 |
1.5.7 微流控光学的研究概况 |
1.6 本论文的主要研究内容和章节安排 |
参考文献 |
第二章 磁流体液芯光纤的研究 |
2.1 引言 |
2.2 磁流体液芯光纤的制备和封装 |
2.3 磁流体液芯光纤的传输特性的测量 |
2.4 磁流体液芯光纤光波的模式分析 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于环形谐振的微型染料激光器的研究 |
3.1 引言 |
3.2 微型染料激光器芯片的制备 |
3.2.1 包埋不锈钢管线法实现PDMS芯片中微结构 |
3.2.2 传统光刻与快速原型复制实现PDMS芯片中微结构 |
3.3 微型染料激光器的实验研究 |
3.3.2 微型染料激光器实验 |
3.3.3 微型染料激光器实验结果分析与讨论 |
3.4 低激光阈值的微型染料激光器研究 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 可调谐微型干涉仪的研究 |
4.1 引言 |
4.2 微型干涉仪结构的设计 |
4.3 可调谐微型干涉仪的研究 |
4.3.1 可调谐微型干涉仪实验 |
4.3.2 实验结果、数值模拟分析与讨论 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于液滴光栅微信号发生器的研制 |
5.1 引言 |
5.2 微液滴产生的机制 |
5.3 微型信号发生器的研究 |
5.3.1 微信号发生器的实验研究 |
5.3.2 实验结果分析与讨论 |
5.4 微型信号发生器的应用 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本论文的工作总结 |
6.2 今后的工作展望 |
攻读博士学位期间的成果 |
致谢 |
四、芯片实验室技术及其应用(论文参考文献)
- [1]光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究[D]. 张建锋. 兰州大学, 2021(09)
- [2]基于数字全息的新型定量相位显微成像方法及应用研究[D]. 杨杨. 山东师范大学, 2020(08)
- [3]基于微流控技术的纳米微晶纤维素的制备与表征[D]. 袁哲. 华南理工大学, 2019(01)
- [4]可实现核酸快速凝胶电泳的生物芯片的研究[D]. 黄嘉欣. 上海理工大学, 2018(04)
- [5]微通道内激光筛选细胞的方法和实验研究[D]. 程景萌. 河北工业大学, 2017(01)
- [6]流动分析技术及其在海水营养盐自动检测中的应用[J]. 杨泽明,李彩,徐聪辉,曹文熙,苟马龙. 分析仪器, 2017(04)
- [7]林炳承:精准把握前沿研究方向的战略型科学家[J]. 鲁长国. 科学中国人, 2016(34)
- [8]新型单平面数字微流芯片及其在芯片实验室中的应用研究[D]. 曾祥宇. 复旦大学, 2014(01)
- [9]新型EW0D数字微流控芯片研究[D]. 陈建锋. 复旦大学, 2014(03)
- [10]新型光微流体光器件的设计、制备及其应用研究[D]. 邹芸. 上海交通大学, 2013(04)