微沟槽结构注塑成形的充型过程计算方法

微注塑成形制造方法适合于热塑性材料微小型器件大批量加工,对微注塑关键步骤——充型进行分析计算,有助于微注塑工艺参数和模具结构优化。目前研究表明,微尺度聚合物熔体流动与常规流动存在显著差异,采用常规尺度流动计算分析工具会带来较大偏差。本文以开源计算代码OpenFOAM为基础,综合由实验获得的熔体表面特性规律和粘度变化规律等,采用面向对象编程方法构建了熔体填充微结构型腔流动过程的计算模块,以微流体器件中的典型微结构——微沟槽注塑充型过程为例进行数值模拟,分析了表面力和粘度作用对其注塑充型填充率的影响。     

聚甲基丙烯酸甲酯电泳芯片电化学检测氨基酸

采用集成铜微电极的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)电泳芯片,实现对氨基酸的分离与检测。考察了制备的铜微电极对氨基酸的催化活性以及检测电位和分离场强对分离效果的影响。在优化条件(30mmol／L NaOH缓冲溶液中,检测电位为0．7V(vs.Ag／AgCl),进样与分离电场强度均为50V／cm)下,用3cm长的通道实现了精氨酸(Arg)与亮氨酸(Leu)的分离。     

一种新颖的微纳流体器件制造方法与痕量富集应用

建立了一种利用光致聚合反应制备微纳流体器件的新方法,并开展了相应的痕量富集实验研究:建立描述光致聚合反应中引发剂分解、自由基消耗、聚合反应等的理论模型,利用COMSOL软件计算分析了微尺度凝胶光致聚合反应过程,获得凝胶纳米筛宽度随曝光时间和光强的变化规律;以倒置荧光显微镜为平台,通过聚焦和分光等控制手段,在微流道的特定区域实现孔密度可调的凝胶纳米筛集成,形成微纳流控芯片;以Poisson-Nernst-Planck模型为基础,对纳流体电动富集过程进行计算,确定纳孔密度与富集倍率的关系;利用制备的芯片开展纳流体电动富集实验,发现前驱液中单体丙烯酰胺与交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺质量比为9∶1时,对痕量异硫氰酸荧光素(Fluorescein isothiocyanate,FITC)小分子的富集倍率达到600倍。     

基于ARM9的便携式电容耦合非接触电导检测器

研制了一种应用于微流控芯片的便携式电容耦合非接触电导检测器。此检测器在ARM9嵌入式平台上开发,所有功能由ARM9微处理器控制完成。检测器的硬件部分主要包括信号激励、信号调理、信号采集处理及显示单元;软件部分主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。检测器的激励信号频率范围为0～2 MHz;电压范围为0～20 Vpp(峰峰值);检测器的外形尺寸为130 mm×102 mm×35 mm。利用此检测器测试了一种三层结构微流控芯片的检测灵敏度。该芯片由聚甲基丙烯酸甲酯电极片(包含铜检测电极)、厚度为16μm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)绝缘层和PDMS沟道片(包含微沟道)组成。溶液在蠕动泵的驱动下,从芯片的尖端进入微沟道,并在电极处得到检测。本研究对检测器的激励频率和电压进行了优化。在优化的激励频率(50 kHz)和电压(20 Vpp)下,得到的KCl检出限为9.1μmol/L。     

一种用于多巴胺实时检测的集成微电极的微流控芯片

设计并制作了一种用于多巴胺实时检测的集成微电极的微流控芯片。芯片由一片聚二甲基硅氧烷( PDMS)沟道片和一片玻璃电极片组成,在PDMS沟道片上集成了用作细胞培养室的主通道和用于培养基输送的两条侧通道,在玻璃电极片上集成了用于多巴胺实时检测的微电极。为了解决PDMS沟道片与硅模具之间的脱模困难问题,研究了一种新的脱模方法。建立了一种Au-Au-Au三电极体系,表现出了良好的电化学检测性能。以溶解在神经干细胞培养基中的多巴胺为测试样品,对芯片的性能进行了初步研究。多巴胺的检出限为3.92μmol/L,线性检测范围为10~500μmol/L,片间的检测重复精度小于4%。     

一种玻璃微流控芯片的实用制作工艺研究

本文提出了一种在商品化的SG4009玻璃上制作50×50 mm微流控芯片的方法。SG4009玻璃表面有厚度570 nm的光刻胶S-1085和厚度145 nm的Cr层组成的掩蔽层,省去制作掩蔽层的时间和设备,降低了生产成本,缩短了生产周期。对芯片制作过程中的一些问题进行分析研究,提出相应的解决方案,保证了芯片的制作质量。     

一种连接石英毛细管的聚甲基丙烯酸甲酯电泳芯片的制作及其应用

利用模拟仿真软件模拟了死体积对于电泳分离的影响,并提出了一种实现聚甲基丙烯酸甲酯(Poly-methylmethacrylate,PMMA)电泳芯片与毛细管的最小死体积连接方法.将紫外吸收检测的检测窗口设计在石英毛细管上,使该PMMA芯片上的电泳分析可以直接采用紫外吸收检测器进行检测.利用该芯片对维生素B2进行了电泳分析,理论塔板数为73000/m;联磺甲氧苄啶片中的3种组分的分离度为4.5和1.9,3个峰迁移时间的RSD依次为1.0%,1.4%和1.0%,峰高的RSD依次为4.1%,3.0%和4.1%(n=5).     

集成铜电极的聚甲基丙烯酸甲脂电泳芯片的制作

在聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)上溅射金属Cu，然后利用光刻、湿法腐蚀的办法制出铜电极。与另一片含有微沟道的PMMA基片热键合，制成集成铜电极的电泳芯片。在电极制作过程中，对Cu表面上覆盖的正性光刻胶的前、后烘烤温度及时间进行了研究。对Cu腐蚀液的选择及其浓度的确定进行了分析。首次提出采用二次曝光的办法去除铜电极表面的光刻胶。为了证明该种方法的可行性，在制作的一种集成铜电极的PMMA芯片上，进行了循环伏安及动态伏安实验，采用安培法对葡萄糖溶液的电泳分析进行检测。     

用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片设计与验证

设计并验证了一种用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片.芯片由一片聚二甲基硅氧烷(PDMS)沟道片和一片玻璃盖片组成, 在PDMS沟道片上集成了一个由两排微柱阵列围成的细胞培养室和两条用于输送培养基的侧沟道.微柱间距直接影响了芯片的使用性能, 是整个芯片设计的关键.基于数值模拟和实验验证, 本研究对微柱间距进行了优化设计.优化后的微流控芯片可以很好地实现细胞与细胞外基质模拟材料混合液的稳定注入、培养基中营养物质向培养室内的快速扩散和细胞代谢物的及时排出.在芯片上进行了神经干细胞的三维培养, 证明了芯片上构建的细胞体外微环境的稳定性.