检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多项式电极介电泳微粒捕获与操控仿真研究

多项式电极介电泳微粒捕获与操控仿真研究

作者：李铭浩河北工业大学

学位级别：硕士

随着微流控技术的迅猛发展,微观粒子研究逐渐形成规模。微粒捕获及操控技术的研究是揭示颗粒特征,探索颗粒运动规律的基础。介电泳具有无需荧光标记、操作简单、灵敏度高等优点,被广泛的应用于微粒捕获及操控中。在基于介电泳技术的微... 详细信息

随着微流控技术的迅猛发展,微观粒子研究逐渐形成规模。微粒捕获及操控技术的研究是揭示颗粒特征,探索颗粒运动规律的基础。介电泳具有无需荧光标记、操作简单、灵敏度高等优点,被广泛的应用于微粒捕获及操控中。在基于介电泳技术的微粒捕获及操控技术研究中,电极的形状、数量以及多极子电极通电情况对捕获结果影响很大。其中,对于不同形状电极的研究已较为成熟,而电极数量差异以及不同通电方式对微粒捕获结果影响的研究还有待深入。因此,本文基于多项式双曲线电极开展微粒捕获研究。分析微系统中流体流动特征、微粒捕获机理;仿真并分析不同数量电极以及相不同通电方式对微粒捕获的影响;在捕获机理之上设计四极子多项式电极阵列实现微粒操控。首先,根据微流控芯片中流体流动特征,分析微通道中流体流动情况和满足的流体力学方程。在偶极矩理论基础之上,逐步推导微粒所受介电泳力的公式;分析悬浮液电导率,电场频率对CM因子影响;结合微粒在微通道运动和受力情况,分析并得出微粒捕获及操控过程中主要影响因素,在此基础之上对微粒运动做出分析;分析交流电热效应对微粒捕获的影响。其次,比较正负介电泳力的优缺点,根据课题需求,选取合适的捕获微粒方式;针对芯片特征利用Comsol Multiphysics软件建立捕获及操控模型;以四极子双曲线电极为例,对模型进行控制方程分析和边界条件设置,分析模型中流场、电场以及温度场分布情况,求解温度场与温度场耦合关系、分析介电泳和交流电热对微粒捕获的影响,并对悬浮液电导率进行优化,从而实现高效捕获。再次,以四极子多项式电极为阵列单元,设计多项式电极阵列,规划微粒运动路径。通过控制电极通电情况,改变电场强度最弱区域,从而实现操控目的。最后,基于二极子、六极子以及八极子形状特征分别建立仿真模型,根据四极子模型边界条件设置方法,进行边界条件及参数设定,仿真并计算得到相应模型中流场、温度场和电场的分布情况。根据仿真结果,分析电极数量对微粒捕获的影响,并讨论多项式电极模型中电场切换对捕获微粒的影响。

关键词：介电泳微粒捕获微粒操控微流控多项式电极

基于DMD的原位光刻实现微粒捕获与分选的技术研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于DMD的原位光刻实现微粒捕获与分选的技术研究

作者：卢美莹东北师范大学

学位级别：硕士

细胞或微粒的操控对于病理学、药物筛选和细胞工程具有重要意义。微粒由于表面可以与各种受体结合,常被用于细胞生物学分析。与传统分析仪器相比,微流控芯片装置因其尺寸小、携带方便、试剂消耗少、样品处理速度快及流体可控等特点,在... 详细信息

细胞或微粒的操控对于病理学、药物筛选和细胞工程具有重要意义。微粒由于表面可以与各种受体结合,常被用于细胞生物学分析。与传统分析仪器相比,微流控芯片装置因其尺寸小、携带方便、试剂消耗少、样品处理速度快及流体可控等特点,在细胞培养、捕获和检测等细胞工程中得到了广泛应用。在这些应用中,微流控芯片内的微陷阱或微过滤器的集成是实现单细胞或微粒快速分选和分析的有效方法。然而,这些微特征结构是预先设计的,不能根据各种细胞状态灵活地改变。因此,开发一个高效的平台来实现实时、快速、精确的细胞或微粒的捕获与分选是非常必要的。基于数字微镜器件(DMD)的无掩膜光刻技术具有高效率、易操作和灵活的图形生成等特点,显示出其优于其他传统光刻技术的优势,已被广泛应用于微流控芯片中。尽管一些研究已经证明了它在微流体芯片中用于包装和运输细胞或微粒的应用,但是缺乏能够在微通道内实时捕获和分选特定目标的高效制造技术。本文创造性地提出了一种简单有效的微粒原位捕获与分选方法,称为受控流中基于DMD的原位数字投影光刻方法(MLIP-CF),它将图像处理和流体控制集成到传统的基于数字微镜器件(DMD)的无掩膜光刻技术中。当目标微粒出现在视野中时,停止液体流动;在实时图像处理的帮助下,快速解析微粒轮廓信息;根据这些信息,原位生成用户定制的微粒捕集器阵列、微粒过滤器阵列等,用于微粒捕集和分选。具体研究内容如下:(1)通过AutoCAD设计微流控通道掩膜版,采用光刻加转印的方法,制备了所需形状和大小的PDMS微流控通道,用于后续微粒处理过程。使用SU-8负性光刻胶,通过紫外光刻的方式得到所需的通道模具,通过PDMS倒模、打孔、键合得到所需微通道。(2)基于传统的DMD无掩膜光刻技术,提出了一种新的MLIP-CF技术,将用于微粒捕获的数字掩膜的实时生成以及流体控制集成到DMD无掩膜光刻系统中。在图像识别技术的帮助下,快速解析微粒轮廓或通道位置的信息,结合对不同形状的现有掩模的选择,从而能够原位生成用于粒子捕获和分选的微捕集器阵列和微过滤器阵列,实现了现有制造技术难以实现的单个微粒或微粒群的实时快速分类。(3)为了展示MLIP-CF制造技术的应用,将含有SiO微球的光敏树脂通入微流控通道内,实现了不同尺寸(最小5.5μm,最大15μm)单个微粒或微粒群的高效捕获与筛选。另外,MLIP-CF技术成功捕获了293T细胞,证明了在细胞操作方面的可能性。该方法具有操作简单、成本低、加工快速的优势,能够使微捕获陷阱的制作在150 ms内完成,大大缩短了制造时间,在环境监测、早期疾病诊断、药物传递、编码粒子等领域具有巨大的应用潜力。

关键词：微流控芯片 DMD 图像处理微粒捕获

基于单光束梯度力光阱原理的微粒捕获装置研制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

大学物理实验 2023年第3期36卷 63-67页

作者：任光信苏锡国李文熙沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学理学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学交通与测绘工程学院辽宁沈阳110168

光镊技术具有无损伤、快速灵敏地捕获微粒的特点,已被广泛应用于物理学、生物传感和化学等领域,但由于光镊是一种新兴技术,光学理论抽象繁琐,且光镊系统结构复杂,实验演示仪器贵重,因此,在现有物理实验课程教学中光镊实验演示仍然十分... 详细信息

光镊技术具有无损伤、快速灵敏地捕获微粒的特点,已被广泛应用于物理学、生物传感和化学等领域,但由于光镊是一种新兴技术,光学理论抽象繁琐,且光镊系统结构复杂,实验演示仪器贵重,因此,在现有物理实验课程教学中光镊实验演示仍然十分困难。本文聚焦于光镊在大学物理实验教学课程中的痛点问题,基于光镊的理论方法提出了一种基于单光束梯度力光阱原理的微粒捕获装置,通过实验演示和研究分析,得出实验现象符合光镊捕获微粒的研究规律,且能够观察到明显的粒子捕获过程的结论。基于单光束梯度力光阱原理的微粒捕获装置体积小巧,经济实用,适合在大学物理实验课程中推广应用。

关键词：单光束梯度力微粒捕获光镊实验演示

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于空间光调制器的瓣状结构光生成及应用

中国科学技术大学学报 2021年第10期51卷 747-752页

作者：冯文飞姬生云李家文吴东胡衍雷中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026

在一维艾里光相位模板中截取扇形相位模板,通过对扇形相位模板的圆周排列,实现了一种“瓣状”空间结构光场的相位全息图.激光经加载该相位全息图的空间光调制器反射后,在透镜焦平面形成瓣状光场.本文提出的相位生成方法可以对光场的瓣... 详细信息

在一维艾里光相位模板中截取扇形相位模板,通过对扇形相位模板的圆周排列,实现了一种“瓣状”空间结构光场的相位全息图.激光经加载该相位全息图的空间光调制器反射后,在透镜焦平面形成瓣状光场.本文提出的相位生成方法可以对光场的瓣数进行自由调控,并在全息图中心区域引入涡旋光相位实现了对结构光场中心光强的调控.基于该光场通过双光子聚合方式制备出复杂微结构阵列.利用这些微结构阵列进行的微粒捕获实验证明了该结构光场在微流控等领域的潜在应用价值.

关键词：艾里光结构光空间光调制器双光子聚合微粒捕获

飞秒激光光束整形及其在微流控实时捕获中的应用研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

飞秒激光光束整形及其在微流控实时捕获中的应用研究

作者：叶罕昌合肥工业大学

学位级别：硕士

飞秒激光具有传统激光加工技术所没有的超高的峰值能量和极小的脉冲宽度的特点,这些特点使得飞秒激光加工技术在微纳米结构制作方面有独特的优势。但是使用飞秒激光单点直写加工技术制备微纳结构时必须逐点扫描聚合材料,导致加工大面积... 详细信息

飞秒激光具有传统激光加工技术所没有的超高的峰值能量和极小的脉冲宽度的特点,这些特点使得飞秒激光加工技术在微纳米结构制作方面有独特的优势。但是使用飞秒激光单点直写加工技术制备微纳结构时必须逐点扫描聚合材料,导致加工大面积的微结构时间大大增加,从而加工效率会很低,为了进一步提高飞秒激光加工技术的加工效率,因此光束整形技术理之当然地出现了。通过调整飞秒激光光束的光场分布,达到所需要的光场形状,提升加工性能,使飞秒激光双光子聚合加工的适用范围进一步增大。本文采用液晶空间光调制器实现了飞秒激光光束整形。本文主要内容分为两部分:(1)基于涡旋光与环形菲涅耳光复用产生新型环状涡旋光束。环状涡旋光束具有直径可变、均匀性高、不受零阶光束影响等优点。研究模拟改变涡轮光的拓扑数对环形光场直径大小和形状的影响;研究实际实验中涡轮光的拓扑荷数对环形光场的直径大小以及形状的影响和零阶宽度对环形光场的直径的大小的影响。(2)基于闪耀光栅与达曼光栅复用产生焦点阵列光束,并使用该焦点阵列光束制备阵列陷阱结构实现微粒或细胞的实时捕获。研究改变光栅之间复用的角度生成不同焦点数阵列;研究多焦点阵列加工出来的阵列柱间距与光栅不同周期T之间的关系;对于阵列柱的鲁棒性,研究不同阵列柱间距与激光加工功率的关系;研究微粒浓度对使用四阵列柱陷阱的捕获率的影响。

关键词：飞秒激光双光子聚合光束整形空间光调制器微粒捕获

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于时间反演单点聚焦的电磁镊技术

基于时间反演单点聚焦的电磁镊技术