【摘 要】
：
微流控技术可应用于生物医学、材料科学、航空航天、能源环境工程、电器电路以及机械制造等领域。微纳加工技术的进步极大促进了微流控技术的发展,出现了各种不同机理的微颗粒操控技术。其中,非接触式、对操控对象无选择性、操控范围大、对活性生物颗粒无损伤的微颗粒操控技术受到研究人员的重点关注。为此,本研究提出利用压电-探针结构的低频振动驱动流场产生涡旋区域,从而带动微颗粒实现聚集操控。该操控方法可有效提高微颗粒
论文部分内容阅读
微流控技术可应用于生物医学、材料科学、航空航天、能源环境工程、电器电路以及机械制造等领域。微纳加工技术的进步极大促进了微流控技术的发展,出现了各种不同机理的微颗粒操控技术。其中,非接触式、对操控对象无选择性、操控范围大、对活性生物颗粒无损伤的微颗粒操控技术受到研究人员的重点关注。为此,本研究提出利用压电-探针结构的低频振动驱动流场产生涡旋区域,从而带动微颗粒实现聚集操控。该操控方法可有效提高微颗粒操控的范围,且以流场为力的传输介质来操控微颗粒,避免了探针与微颗粒间的接触,对提高操控过程中生物细胞的存活率具有重要意义。本文的主要研究内容如下:1.概述了不同机理微流控技术的研究现状,并对各种微流控技术进行了分类和特点总结,从而提出了有待研究和解决的问题。2.针对各种微流控技术存在的局限性,提出了用于液体内微颗粒操控的压电-探针结构。首先,阐述了压电材料的相关理论并分析了压电悬臂梁振子的振动理论;随后,详细阐述了压电-探针结构对微颗粒的操控原理;最后,对聚集涡旋区域微颗粒进行了动力学分析,建立了微颗粒的力学平衡方程,从而获得了微颗粒聚集的充要条件,为微颗粒聚集试验提供了理论依据。3.利用压电-探针结构对非活性微颗粒进行了聚集操控试验。多普勒扫频试验表明,压电-探针结构的一阶频率为39 Hz,二阶频率为74 Hz。分别对聚苯乙烯微颗粒和氧化铝微颗粒进行了操控试验,结果表明:驱动频率为72 Hz时,可实现对直径为20μm聚苯乙烯微颗粒的有效聚集;驱动频率为140 Hz时,可实现对直径为45μm氧化铝微颗粒的有效聚集。对微颗粒聚集过程的图片进行图像处理和计算分析,并提出微颗粒聚集占空比计算方法,以该值量化微颗粒的聚集操控效果,计算表明:聚苯乙烯微颗粒聚集占空比值为28.99%,氧化铝微颗粒聚集占空比值为3.5%。4.搭建了基于PIV的操控系统平台进行最佳操控频率下的操控试验,并对压电-探针-水体系统进行了流固耦合计算,得到了核心操控区域底部的流速流线图。对比PIV试验和数值仿真结果:探针两侧都出现了对称的涡旋流线,并且流线都最终指向探针自由端;探针自由端的PIV试验速度最大值为149.9μm/s,仿真计算速度最大值为162.3μm/s。5.在最佳聚集频率下进行了压电探针操控系统的活性酵母细胞操控试验,对比了操控试验前后不同浓度活性酵母细胞培养液的存活率,验证了压电探针操控系统对于活性细胞操控的有效性,拓展了压电探针操控系统在生物医学领域的应用。
其他文献
碳烟沉积在柴油机颗粒捕集器中受高温及排气中氧化活性气体作用将会发生热老化,导致其理化特性发生显著的变化,目前对于O2和NO2氧化介质在碳烟热老化过程中反应机制和影响的相关研究较少,为了更好的利用排气中NO2组分,促进碳烟的氧化,有必要对柴油机碳烟在O2和NO2气氛下热老化后的理化特性变化进行深入研究。因此,本课题从热老化不同因素对碳烟氧化特性的影响、碳烟理化特性的变化以及热老化碳烟表面反应过程等方
自上世纪九十年代以来,我国证券市场逐步建立了多层次的资本市场,为我国经济提供了投融资等服务。经过三十余年的发展,中国证券市场的上市公司数量、投资者数量以及融资金额都已达到了相当的规模,对促进我国经济发展、维护社会稳定有着不可或缺的作用。然而,证券市场鱼龙混杂,个别上市公司出于多种原因,不顾社会利益与市场稳定,进行财务舞弊行为。据统计,仅2020年就有300余家上市公司因此而被证监会处罚,处罚金额高
柴油机排放的氮氧化物（Nitrogen Oxides,NOx）是主要的大气污染物之一。目前,选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction,SCR）是解决柴油机NOx排放问题的最有效手段。然而,SCR催化剂在较低温度下的活性难以维持,从而导致NOx脱除性能较低。研究表明,被动NOx吸附技术（Passive NOx Adsorbent,PNA）具有低温NOx存储优势,
近些年来，互联网以及农业之间的高效融合发展已经形成了全新的服务模式。文章针对当前“互联网+”时代背景下的农业现代化服务模式展开深入分析，具体探究其中存在的主要问题，同时对于“互联网+”时代的农业现代化服务模式的有效发展给出合理创新优化的策略建议，以期能够进一步推动“互联网+”背景下的农业现代化服务模式实现高效创新发展，促进我国现代化农业进一步快速发展。
随着世界经济形势的变化,传统制造业依赖于低附加值生产活动参与全球价值链已不具优势,中国制造业急需找到新的发展动力,以全新的姿态参与全球价值链分工。近些年来,数字经济发展迅速,发展成果有目共睹,新一代数字技术与传统制造业的融合,不仅催生了新的生产组织方式,对制造业升级、制造业全球价值链地位变化也产生了深刻影响。在这种背景下,本文将数字经济与制造业全球价值链地位放在一个框架下进行研究,探讨数字经济发展
在人们的生活水平提高的同时,汽车工业也得到了快速的发展。人们对车辆的行驶安全性和乘坐舒适性的渴求也在不断提高。汽车的空调系统与汽车的安全和舒适度有着密切的关系。汽车空调系统是汽车在寒冷环境下确保安全性、舒适性的重要保障。寒冷环境下汽车挡风玻璃的视野清晰度是汽车除霜性能的重要体现。针对汽车除霜系统的性能问题,我国制定了相应的法规GB11555-2009,并提出了试验方法、步骤以及法规要求。因而汽车除
[目的]随着可再生能源的大力发展，“双碳”背景下低阶煤的清洁高效利用不仅提高了资源利用率、经济价值，更具有重大的社会意义。褐煤、风化煤等低阶煤是煤基腐植酸的主要来源，腐植酸因具有弱酸性、氧化还原性、生理活性等特性，用途广泛。然而直接提取方式难以实现煤中腐植酸的高效提取，通常需经氧化预处理来提高腐植酸的产率。[方法]文章首先简述了腐植酸的性质和应用；然后，介绍了传统的化学氧化的工艺过程、原理和特点，
本文的研究受到国家重点研发计划项目课题“应急智慧供水系统关键技术与提水装备研发”和国家自然科学基金面上项目“离心泵空化诱导噪声及其激励机制研究”（编号:51976079）的资助。空化发生后,离心泵内部流动结构复杂,空泡体积脉动和空泡溃灭会辐射较大的噪声,严重影响泵系统装备的隐蔽性和舒适性。但是当前空化诱导噪声激励机制仍不明晰,因此,对其进行研究具有重要的学术价值及工程意义。本文基于声学有限元法和球
喷灌均匀性是衡量喷灌质量优劣和喷灌系统设计的重要参数,然而在作物冠层发育后,冠层会对喷灌水量进行再分配,进而影响喷灌水量在土壤中的再分布,最终影响作物生长。为完善喷灌均匀性的设计与评价标准,研究作物冠层对喷灌水量的再分配规律,探讨喷灌水量及其均匀性对土壤水分空间分布、作物生长状况及产量的影响具有重要意义。本研究以冬小麦为供试作物,于2020—2021年在常州市金坛区开展田间喷灌试验。试验依据作物需
随着社会的发展以及经济全球化的进步,中国企业的并购交易数量呈现出不断扩张的趋势,而在并购的过程中也产生了许多溢价,形成了合并报表中的商誉。而随着国民教育程度和素质的不断提升,人才资本逐渐成为经济增长的重要推动力,其地位在越来越多的行业中体现出来。近两年来,文化产业陆续爆出许多商誉减值案例,其中不乏巨额商誉减值,引发了投资者的关注。本文的研究目的和意义,在于探究人才资本如何对文化产业商誉减值产生影响