一种新的纸基微流开关及其活跃方法

提出了一种新的、基于声表面波的纸基微流开关。通过软光刻技术制作内含两个微孔的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微架,其上固定经折叠、长度可变的纸通道。PDMS微架贴附于压电基片之上,并在待连接的两微通道之下方,折叠纸通道最低端离压电基片间距为2 mm。压电基片上采用微电子工艺光刻一对叉指换能器和反射栅。当足够强度的电信号加到叉指换能器对时,激发两相向声表面波,使得压电基片上微流体输运到折叠纸通道,改变其长度,连接其上待连通的两纸基微通道,完成开关功能。对可编程微流器件提供了一种新的编程和开关控制方法。     

基于遗传算法的变迹叉指换能器进化设计

为简化变迹叉指换能器设计过程,提出了一种新的变迹叉指换能器的设计方法,它以叉指换能器的中心频率处的插入损耗和旁瓣电平作为寻优目标,叉指换能器的指条长度作为基因,通过选择、交叉和变异等遗传操作,自动生成叉指换能器的所有指条长度,并给出进化得到的变迹叉指换能器的频率响应.实验结果表明,提出的设计方法正确有效,所编制的进化设计软件包实用性强.     

抽指加权叉指换能器PSPICE仿真

为了能够采用EDA工具设计含高性能声表面波器件的电子系统,研究了直接应用PSPICE仿真抽指加权叉指换能器的仿真方法.它根据抽指加权叉指换能器抽指位置,结合抽指后的相邻指条特点,推导了不同抽指方式下指对等效电路模型,并与其余指对等效电路进行声学端级联、电端并联得到抽指加权叉指换能器总的等效电路模型,仿真结果与实测结果基本相近.     

异型声表面波器件PSPICE仿真

提出了采用PSPICE仿真声表面波器件的方法,它将叉指换能器一个周期段Mason等效电路复阻抗采用LC串并联网络等效,并以子电路形式由叉指换能器等效电路调用,两换能器间声传播路径采用等延迟时间的无损耗传输线等效,同时考虑外电路影响,仿真得到的异型声表面波器件的幅度特性与实测结果基本相符。     

声表面波跨越式输运数字微流体

研究了声表面波实现数字微流体在压电基片上跨越障碍物的方法。在128°-YX-LiNbO3压电基片上采用微电子工艺制作了中心频率为25.5 MHz的叉指换能器和反射栅,在声传播路径上涂覆Teflon AF 1600疏水薄膜,聚二甲基硅氧烷垫块贴合于压电基片上。经功率放大器放大的射频信号加于叉指换能器激发声表面波,并作用在声路径上的数字微流体,在其内产生声流,当瞬间减少射频信号功率,部分液体因惯性力大于表面张力而飞离微流体,跃过聚二甲基硅氧烷障碍物,实现在压电基片上跨跃障碍输运。采用油包红色染料溶液微流体进行了实验,结果表明,当射频信号功率从12.3 dBm瞬间下降到-3.98 dBm时,油包红色染料溶液微流体可跃过高度1 mm的障碍物。     

叉指换能器新的等效电路模型及其PSPICE仿真

声表面波器件PSPICE仿真是包含声表面波器件电子系统设计的难点,文章提出了适于PSPICE仿真的叉指换能器新等效电路模型,它应用LC网络等效Mason等效电路模型的复阻抗,由Y导纳矩阵推导计算声表面波器件的二阶效应频率特性,根据电路理论综合出与Y矩阵得到的声表面波器件二阶特性相同的等效电路,并与主信号叉指换能器等效电路模型叠加,PSPICE仿真结果与实验结果在中心频率处插入损耗和带宽相符.     

数字微流控生物芯片微液滴优化调度

数字微流控生物芯片出现,使得单片并行多样品、多试剂、多生物检测量的大规模生物检测系统成为现实,需要在有限的芯片资源中优化调度各样品和试剂以减少检测时间.由于优化调度是一个NP完全问题,本文提出了以多样品检测完成时间为适应度函数,以样品和试剂混合操作类型集合为染色体,并将该染色体分别赋以一整数值代表混合操作优先级高低,同时,将染色体基因分为可同时进行混合操作而资源不冲突基因和有限任意项基因两部份,并对有限任意项基因进行移位、交叉等遗传操作,达到优化调度接近最优解.所提出算法编码基因数从(4Sm*Rn)!降低到Sm*Rn,极大改善了算法效率和并行检测所需时间.     

基于声表面波纸基微流器件研究

研制了压电基片上能实现样品前处理的纸基微流器件.在128°YX-LiNbO3基片上制作了1个叉指换能器和1个反射栅;亲水性纸用来制作微流器件的微通道,浸有指示剂滤纸作为微反应器,一同粘附于透明胶带上,并采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)贴合于压电基片上.叉指换能器激发的声表面波驱动压电基片上的样品,使其输运到纸基微通道,并在纸基微反应器进行微流分析.在研制的纸基微流器件上实现了NO2-浓度的快速检测.     

基于智能手机阵列式多样品水体中重金属铜离子检测研究章安良(武夷学院机电工程学院,武夷山 354300)

为了降低传统比色分析肉眼观察带来的人为误差,提出了基于智能手机的阵列式多样品比色检测方法。智能手机捕获的图像颜色信息进行中位数分析,并经颜色空间转换,获取颜色信息所对应的最接近的标准浓度点,通过两侧微元拓展、计算定位待测结果。同时,提出了两种颜色空间和一个标准比色点对现场检测结果进行相互验证,为使用者提供了现场判断检测结果的可靠性。应用自行开发的检测系统对标准比色卡颜色信息进行实验验证,结果表明,所提出的方法和开发的app可以实现多样品同时检测,误差在5.6%以内。应用开发的系统进行了现场水体中重金属离子浓度检测,两组测试结果容差小于6.45%。     

基于声表面波纸基微流器件研究

为了降低工艺要求和制作成本,提出了压电基片上纸基微流器件制作方法。采用焊锡丝构建微通道图案,通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)固化、剥离焊锡丝、填入棉线、棉线吸收未固化PDMS等工艺过程,将图案转印于纸基片,并贴合于128°YX-LiNbO_3压电基片上。实验结果表明,电信号功率为27.3 dBm时,在研制器件上实现淀粉显色反应,验证其微流分析功能。