基于磁场驱动的超顺磁性粒子微流传输建模与控制

作     者：樊启高 唐袁袁 黄文涛 赵正青 张鹏松 Fan Qigao;Tang Yuanyuan;Huang Wentao;Zhao Zhengqing;Zhang Pengsong

作者机构：江南大学物联网工程学院无锡214122 

基　　金：国家自然科学基金(51807079) 江苏省自然科学基金(BK20200623) 江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(GDZB-138)资助 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2021年第42卷第8期

页      码：193-201页

摘      要：在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。然而,粒子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运动控制。首先,设计了一种带有锥形尖端铁芯的电磁线圈,并推导了电磁线圈的磁场分布的模型;然后,建立了微流控芯片内粒子的动力学模型,采用高增益扩张状态观测器来估计和抑制模型参数的不确定性和环境干扰,并建立了闭环运动控制系统;最后,通过实验进行验证。实验表明,本文提出的模型和控制方法可实现微流通道中超顺磁性粒子在不同环境中的识别、跟踪和运动控制,运动的平均误差最大为3.37μm,均方根误差最大为4.29μm。

主 题 词：超顺磁性粒子 微流控 电磁线圈 动力学 运动控制 

学科分类：08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0703[理学-化学类] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.19650/j.cnki.cjsi.J2107886

馆 藏 号：203104996...