摘要：为了实现微流控聚合酶链式反应(PCR)的快速升降温,设计了一种基于半导体制冷片(TEC)的温度控制系统。通过对控温对象微流控PCR芯片的热分析,确定了TEC的参数,并且研究了TEC效率与散热性能之间的关系。在此基础上,设计了一种热管鳍片式高性能散热器,对其传热机理、传热路线及热阻进行了深入分析,建立了有限元模型,并对该热管散热器进行了实验测试。实验结果表明:该温控系统的平均升降温速率达到7.48℃/s,为实现微流控PCR系统的快速精确升降温控制奠定了良好基础。

摘要：研究高通量微流控荧光定量聚合酶链反应(PCR)激发光非均匀性问题对提高DNA浓度定量结果的精度具有重要意义。根据荧光定量PCR的原理,分析了激发光非均匀性对循环阙值(Ct)测量精度的影响,给出了激发光非均匀性引起Ct值测量偏差的表达式,确定了激发光强度标准偏差应小于11.56%的要求。根据微流控芯片结构特点及激发光均匀性要求,设计了基于光棒的匀光光路用于解决激发光照度非均匀性问题。模拟及实验所得到的激发光照度的相对标准偏差分别为3.10%、6.01.%,二者均小于11.56%。所设计匀光光路能够满足高通量微流控荧光定量PCR的要求.

摘要：基于固相萃取原理,设计并制作了一种集成核酸提取功能的微流控芯片,用于人体全血中脱氧核糖核酸(DNA)的提纯。芯片主要包括:混合微通道、裂解腔、DNA提取腔、DNA存储腔。采用3D打印技术制作出芯片模板,通过模板注塑成型、氧等离子体键合等工艺制作出微流控芯片。利用该芯片,可以在20 min内完成血液和试剂的顺序加载、快速混合、血细胞裂解、DNA的提取等操作,且试剂消耗量少。通过对所提DNA链上稳定表达的内参基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)进行PCR扩增,并对扩增产物进行熔解曲线分析,以验证所提取DNA的质量。

摘要：为缩短滤棒压降检测分选时间,降低实验人员劳动强度,设计了一种自动化程度高的滤棒压降快速测量分选方法及实验装置。装置采用满足烟草行业新标准技术要求的双通道测量头实现并行检测,流程操控以可编程逻辑控制器(PLC)技术集中控制气路替代复杂的电控部件。集成嵌入式单片机(MCU)芯片和高速ADS8341数据采集芯片实现精密压降传感器信号采集,并计算分析滤棒压降值的分选属性。以双路分选臂实现双通道测量结果的快速分选。实验选用不同标称值的标准滤棒测试装置的精度与重复性,以不同阻值的滤棒进行实验测试,结果表明:装置测量速度超过了600支/h,较单测量头的速度提升了1倍,且不需人工参与。标准棒降压测试精度达到了10 Pa,不同滤棒分选的准确率达到了100%,满足实验检测要求。

摘要：针对送烤前对烟叶分级的非重视度和非客观性等问题,提出基于机器视觉技术的烟叶图像检测分类方法对烟叶编烟送烤前进行成熟度划分,设计全自动化的鲜烟叶检测分级装置。该系统的机械结构由自动上样抓取烟叶机构、烟叶输送台、检测机构,分拣机构等4个部分组成。自动上样的烟叶在传送带上被CCD检测并进行图像处理。首先采用邻域平均和中值滤波组合的方法对图像的噪点进行区域去噪处理;使用最小误差阈值分割方法分离背景和烟叶,然后增强图像信号,提取感性区域的颜色信息。采用烟叶的4个特征信息(RGB颜色值和色调H值)来表征烟叶的级别特性。通过装置自主学习建立样本库,然后参考学习的样本库对未知样品进行检测分级。实验结果表明,根据烟叶色泽的不同,相邻类型之间的色泽差异越大,分类准确度越高。检测分类的平均速度在2~3 s/片,满足现场即时检测要求。

摘要：微流控荧光PCR,产物在高分辨率熔解(HRM)曲线分析的过程中,随着DNA的解链荧光强度发生突变,而能否检测到该突变点则依赖于温控的精度。提出了多阈值PID算法,设计了一种适用于高分辨率熔解曲线分析的FPGA温度控制系统。根据测得温度值与设定值之间的差异,改变FPGA电路系统输出的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)波占空比和算法的调节频率实现对温度的准确控制。经过温度标定后,系统温度控制精度优于0.1℃,分辨率达到±0.01℃。HRM分析实验结果表明,本方法成功地辨别出了DNA序列的单碱基差异,温度控制系统达到了设计的要求。

摘要：针对卷烟吸阻测量过程中临界流量孔件(CFO器件)生成的高速微小气体流量产生的压差受到环境温湿度影响,难以准确测量的问题,设计了由进样模块、标准包覆模块、电路系统、气路系统等组成的卷烟吸阻检测装置,用于精密检测CFO器件生成的高速微小气体流量产生的压差。根据卷烟吸阻测量标准的流量要求(17.5±0.3)mL/s,采用CFO器件产生标准微小气体流量17.5 mL/s作用于烟蒂端。基于STM32的核心控制板,采用压差传感器对测量管路压降精密检测,使用温度传感器和湿度传感器对环境温湿度进行实时监测。通过标准棒修正由差压传感器本身带来的误差以及试验环境中温湿度波动带来的误差。结果表明,卷烟吸阻检测装置实现了测量过程中管路压降的精密测量和温湿度影响的修正,测量精度达5 Pa,比现有测量标准要求提高了1倍。