二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术

基于微流体成型技术,设计开发了一套用于微胶囊制备的T型微通道乳粒发生器,并利用该装置实现了二乙烯基苯空心泡沫微球的连续制备。以二乙烯基苯的邻苯二甲酸二丁酯溶液为油相,以聚乙烯醇的水溶液为外水相,去离子水为内水相,成功制备出二乙烯基苯双重微乳液,并采用水平旋转加热装置使其凝胶固化,再经过溶剂交换、CO2超临界干燥等过程,制备出直径700～1200μm、壁厚60～100μm、密度90～120mg.cm-3的二乙烯基苯空心泡沫微球。利用光学显微镜、扫描电镜和X-透射显微镜表征,结果显示:微胶囊球形度、同心度和壁厚均匀性较好,成活率较高,直径单分散性较好,外表面较粗糙。     

Metamaterial absorber integrated microfluidic terahertz sensors

Spatial overlap between the electromagnetic fields and the analytes is a key factor for strong light‐matter interaction leading to high sensitivity for label‐free refractive index sensing. Usually, the overlap and therefore the sensitivity are limited by either the localized near field of plasmonic antennas or the decayed resonant mode outside the cavity applied to monitor the refractive index variation. In this paper, by constructing a metal microstructure array‐dielectric‐metal (MDM) structure, a novel metamaterial absorber integrated microfluidic (MAIM) sensor is proposed and demonstrated in terahertz (THz) range, where the dielectric layer of the MDM structure is hollow and acts as the microfluidic channel. Tuning the electromagnetic parameters of metamaterial absorber, greatly confined electromagnetic fields can be obtained in the channel resulting in significantly enhanced interaction between the analytes and the THz wave. A high sensitivity of 3.5 THz/RIU is predicted. The experimental results of devices working around 1 THz agree with the simulation ones well. The proposed idea to integrate metamaterial and microfluid with a large light‐matter interaction can be extended to other frequency regions and has promising applications in matter detection and biosensing.

     

基于微通道构型的微流体流动控制研究

微通道不仅仅是作为流体流动的单元, 更是进行流体控制的工具,微通道自身特性和特征用在实现微流体的驱动、进样、混合、分离以及液滴的产生、控制等方面已经表现出了良好的效果.由于微通道中比表面积非常大, 表面效应极大影响流体流动,近年来多数研究集中在应用表面效应来实现微流体驱动与控制,而以利用微通道结构特征实现流体流动控制为目标的研究成果相对较少.为了提高对通道构型作用的认识,主要介绍了基于微通道构型的无可动部件的流体微阀和基于微通道构型微小液滴的产生及流动控制器两个方面的发展情况,表明微通道构型在微流体控制中同样可以发挥重要作用,甚至有望带来微流控技术的突破.      

微流控芯片电化学检测单细胞分析

微流控芯片已被用于进行各种细胞分析的研究.最近,方肇伦等^[1]用十字型微流控芯片压力进样,激光诱导荧光检测进行了人单个血红细胞内谷胱甘肽的测定.用双T型微流控芯片电化学检测方法对小麦愈伤组织中抗坏血酸(AA)的单细胞分析进行了研究.     

铌酸锂基光伏微流体操控技术

光伏微流体操控技术利用非均匀光伏电荷场对流体目标的静电作用来实现非接触操控。近年来,基于铌酸锂的光伏微流体操控技术逐渐引起人们的关注,并有望成为铌酸锂基生物光子芯片微流体操控功能的关键支撑技术。与传统的全电微流体操控和光镊操控相比,铌酸锂基光伏微流体操控不需要外部电源供电,不需要复杂电极的制备,所需操控光强低,作用范围广,因此可以最大程度地避免外界对内部生物环境的污染和干扰。本文介绍了铌酸锂基光伏微流体操控的理论基础,系统阐述了铌酸锂基光伏微流体操控的近期研究进展。     

THERMOELASTIC VIBRATION OF FLUID-CONVEYING MICROTUBES EMBEDDED IN ELASTIC MEDIUMS

研究热环境中被弹性介质包围的微米输流管道的横向振动问题. 根据Hamilton 原理及非线性热弹性理论建立管道横向振动控制方程,并利用复模态法对其进行求解,得到了系统的固有频率和屈曲失稳临界流速,讨论了环境温度和一些重要系统参数对管道振动特性的影响. 研究结果表明:环境温度变化、管道和流体的微尺度效应、管道外径及弹性介质刚度对输流微管道固有频率和临界流速都有很大影响.     

微通道壁面突起对片上电泳分离流动特性影响数值计算研究

针对制造过程引起的通道壁面突起对微流控芯片电泳分离使用的影响进行数值计算和理论分析研究.分析了壁面突起产生机制及其对电泳分离效果的影响;阐述了毛细管电泳分离的物理模型并进行了离散化;编制了电泳分离数值计算程序,采用有限体积法计算微通道内电参数分布、缓冲溶液流场分布和样品区带分布;给出微通道壁面突起高度和突起宽度对电泳分离过程影响的计算结果.从计算结果可知:壁面突起高度是影响电渗流流速的主要因素,当壁面突起高度与微通道宽度的比值从0增加至0.2,电渗流流速变化幅度约为20%.     

Lattice-Boltzmann Simulations of Fluid Flows in MEMS

The lattice Boltzmann model is a simplified kinetic method based on the particle distribution function. We use this method to simulate problems in MEMS, in which the velocity slip near the wall plays an important role. It is demonstrated that the lattice Boltzmann method can capture the fundamental behaviors in micro-channel flow, including velocity slip, nonlinear pressure drop along the channel and mass flow rate variation with Knudsen number. The Knudsen number dependence of the position of the vortex center and the pressure contour in micro-cavity flows is also demonstrated.     

微流控芯片-激光诱导荧光检测器的研制及核酸片段分离检测中应用

采用自行设计的共焦式激光诱导荧光检测器（激发波长635nm，发射波长670nm），以cy5染料对检测器的空间分辨能力和灵敏度进行了测试，检出限达到10^-9mol／L。建立了一种微流控芯片快速分离检测DNA片段的方法。以0．8％羟丙基甲基纤维素（HPMC）为筛分介质，以（噻唑橙单体）To-pro-3为荧光标记染料，在玻璃微流控芯片中实现了dsDNA片段的无胶筛分和激光诱导荧光检测，12条DNA片段在75s内得到分离。