摘要：淋巴系统中的瓣膜结构是控制淋巴液单向流动的关键结构,进而影响肿瘤细胞的淋巴转移过程。基于薄膜壳体理论设计了仿淋巴瓣膜结构,通过COMSOL有限元仿真分析了瓣膜厚度、弹性对其变形的影响。配制了聚二甲基硅氧烷(PDMS)与Ecoflex00—30的混合材料,通过调整二者的体积比,使其杨氏模量与生物组织实际值更接近。采用软刻蚀技术制作了仿淋巴管微通道,测试了其单向截流性能。结果表明:在80 Pa压力下,仿淋巴瓣膜结构无明显漏液现象,单向截流性能良好。

摘要：针对某种微流控芯片在使用过程中需要保证微腔室全部充满样品液的要求,设计了基于STM32单片机的离心进样机。硬件方面,选用STM32F103ZET6型单片机作为控制器,选用ECMAC20602RS型伺服电机作为驱动电机,选用TK6051iP型触摸屏作为人机交互界面,设计了设备的整体硬件结构。软件方面,编写了基于Modbus协议的串口通信程序,设计了触摸屏人机交互界面,设计了设备的控制程序流程。通过实验对设备的功能进行了测试,实验结果表明,当转速和时间分别设置为1500 r/min和120 s时,微腔室全部充满样品,并且没有出现液体渗漏,满足了微流控芯片的进样要求。

摘要：为了在使用入耳式耳机进行日常活动时,可以通过监测耳内温度来评估健康状况,研制了一种柔性铂薄膜温度传感器。传感器的感温单元设计为蛇形结构,可以共形贴附于曲面。制备过程中,采用磁控溅射技术在已图形化的柔性基板表面沉积铂,省去光刻、显影等工艺,直接完成对铂薄膜的图形化。在25~45℃的温度范围内,传感器的电阻温度系数为0.0028/℃,分辨率为0.1℃,能够满足体温测量对传感器性能的要求。将传感器集成至耳机耳塞上,并通过标定实验得到电阻-温度关系公式。研发了基于传感器的无线入耳式体温监测系统,结合手机应用程序(APP)进行实际体温测量。在36.3~36.7℃的温度范围内,对同一位使用者测温的平均误差为±0.058℃,表明该传感器能够准确获取耳内体温。

摘要：风速、风向信号的采集在工业、医疗与气象等领域具有重要意义。研发了一种基于纳米裂纹的微电子机械系统(MEMS)二维风速风向传感器。利用纳米裂纹超高灵敏度的优点,设计了纤毛-悬臂梁结构用于风速、风向信号采集。通过有限元数值仿真分析确定传感器的纤毛直径、高度和悬臂梁长度等结构参数。然后,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬底制备、聚酰亚胺粘附、金薄膜沉积、金薄膜图案化以及纳米裂纹工艺流程制备了纳米裂纹金薄膜。采用该纳米裂纹金薄膜,利用MEMS工艺技术制作了基于纳米裂纹的MEMS二维风速风向传感器,并通过自主研制的测试平台测试了传感器的风速和风向性能。实验结果表明,制备的二维风速风向传感器能够稳定测量2~7 m/s的风速信号,并具有误差不超过15°的风向识别能力。

摘要：基于激光诱导荧光检测技术的微流控系统广泛应用于生物化学检测领域。针对微流控系统中检测样本较少,诱导荧光强度较弱的问题,设计并制作了一种集成有微透镜阵列(MLA)的微流控芯片来提高荧光检测强度。采用热熔技术制备直径变异系数为0.36%的8×8光刻胶微透镜阵列模具。采用软光刻工艺,制造集成有聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的盖片,焦距均匀性误差为7%。制造具有微通道的基片,并采用氧等离子键合技术封装盖片和基片。将浓度为10μmol·L^(-1)的异硫氰酸荧光素荧光染料溶液注入微流控芯片,利用荧光显微镜检测芯片的荧光强度。结果表明,透镜处的荧光强度比无透镜时提高了约2.2倍。

摘要：针对我国铁路钢轨实时广域监测的重大需求,通过研究异构无线传感器网络(WSNs)通信技术,设计并实现了一种基于Zig Bee-3G通信的无线传感器网络网关。进行了通信电路设计和电磁兼容设计,并在WinCE操作系统平台上实现了Zig Bee网络与3G网络之间的互联,开发了网关远程维护管理模块。对网关设备分别进行了网络传输性能测试和电磁兼容测试,测试结果表明:此网关传输效率高、抗电磁干扰能力强,能够满足铁路轨道监测现场的应用要求。

摘要：直接甲醇燃料电池(DMFC)以其能量密度高、环境友好、结构简单和储存携带方便等优点在便携式产品领域得到广泛关注。流场结构设计是否合理是影响燃料电池输出性能的关键因素之一。本文采用非均衡流场的设计思路,对比了非均衡蛇形流场和均衡蛇形流场的DMFC输出性能。实验结果表明,非均衡蛇形流场结构能够提高DMFC的输出性能,当DMFC水平放置时,非均衡蛇形流场的DMFC峰值功率比均衡蛇形流场的DMFC提高33%左右;均衡蛇形流场的DMFC竖直方式放置时,其输出性能比水平放置时有明显提高,而非均衡蛇形流场的DMFC竖直方式放置时,其输出性能与水平放置时相差不多。

摘要：为了实现真正意义上的芯片实验室,金属微电极正在成为微流控芯片的重要组成部分。针对铜薄膜微电极在热键合过程中的断裂问题,利用断口分析技术研究了其断裂行为。分析了多种制备断口的方法并利用精密的自动砂轮划片机制备出了理想的断口试样,对断口试样进行宏观分析,判定该断裂是由于剪切引起的韧性断裂,利用扫描电子显微镜进行微观分析,推断出电极在热键合过程中既承受剪切力又承受拉应力,判定铜薄膜微电极在PMMA芯片热键合过程中的断裂机理是一种典型的韧窝式韧性断裂,铜薄膜微电极的断裂是由较高的热键合温度引起的。

摘要：为了实现相同微环境不同细胞的共培养,为肿瘤靶向药物的细胞毒性研究提供受体细胞,设计并制作了一种用于细胞共培养的微流控芯片。通过有限元仿真分析了芯片上各细胞培养腔内的流场分布特性,利用微加工技术制作该芯片,进行细胞共培养。结果表明该芯片上各培养腔内流速相同,且具有良好的均一性和稳定性的,细胞生长状态良好,生长曲线呈"S"形,细胞存活率达到90%以上。该微流控芯片可为肿瘤靶向药物作用机制研究提供一个新的技术平台。

摘要：为了研究不同特征尺寸对微带电极阵列电化学性能的影响,首先使用COMSOL有限元软件对不同特征尺寸微带电极阵列进行建模,分析了微带电极阵列表面电活性物质的浓度分布与循环伏安性能;然后,利用微加工技术制作了集成有不同特征尺寸微带电极阵列的微流控芯片,在亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])溶液中对微带电极阵列的循环伏安性能进行测试;最后,根据仿真与实验结果推导修正公式,并验证修正公式的可靠性。结果表明,在0.5 mmol/L K4[Fe(CN)6]溶液进行扫速为1 V/s的循环伏安测试时,对于宽度为20μm和10μm的微带电极阵列,间距取40μm可避免屏蔽效应。优化后的结构对设计微带电极阵列具有指导意义。