微液滴

摘要： 为了降低微流分析成本,该文提出了基于智能手机检测压电基片上目标微液滴方法,并开发出相应的应用软件,通过分析微液滴颜色信息和几何信息定位目标微液滴位置,结合分析时间获取微液滴输运速度。为验证提出方法的正确性,以5μL黑色墨水溶液微液滴为研究对象,进行压电基片上微液滴识别和位置分析实验。结果表明,该文所提方法和开发的应用软件可识别和定位压电基片上微液滴,在功率为27.5 dBm时,第2~10 s段内微液滴输运速度为0.416 mm/s。

摘要： 微液滴在生物、化学、材料科学等领域的应用十分广泛。针对当前喷印液滴方法在液滴稳定性、均匀性、单分散性等方面存在的不足,设计一种基于电流体动力学的微液滴喷印系统。该系统采用压力提供装置将针管中的原料试剂挤压成液滴悬挂在针头处。通过高压发生装置和下电极板提供电场,在电场的作用下,针头上的液滴被分散成大量微小液滴,并被收集于下电极板表面,实现微液滴的喷印。实验过程中,通过显微相机观察微液滴的喷印情况,通过自行设计的操作页面控制XY平台,进而控制微液滴的喷印位置。实验表明,该系统在使用内径90μm喷头的情况下,能喷印直径为30μm左右的微液滴,实现了微液滴的喷印功能,满足应用需求。

摘要： 液晶作为一种典型的软物质材料,既具有液体的流动性,又具有晶体的有序性,表现出极其丰富的自组装结构和独特的物理化学性质。除液晶显示之外,液晶在光学、功能材料等领域的新应用也取得了快速发展。液晶微液滴作为新的功能基元,具有功能丰富,易于加工集成等特点,受到了越来越多的关注和研究。其中,胆甾相液晶微液滴的功能和性质可以通过其结构和组成进行调控,具有重要的应用前景。基于此,本文详细综述了球形、扁椭球形和复杂结构胆甾相液晶微液滴的分子排列结构、物理化学性质及其前沿应用,并展望了液晶微液滴作为功能基元在智能响应材料、光学器件、软体机器人等领域的应用前景。

摘要： 单分子免疫检测技术是近年来重点开发的数字免疫分析方式,该方式可将待测分子限制于极小空间内,通过对检测信号的绝对计数,实现痕量标志物的高灵敏度检测。目前,基于微阵列芯片技术的Simoa检测系统已成为单分子免疫检测的金标准,广泛应用于多种生物标记物的检测中,在神经退行性疾病、传染性疾病及肿瘤等领域均具有显著的应用优势。本文结合Simoa等技术原理,对单分子免疫检测技术的临床研究做一综述,以供临床参考。

摘要： 针对微流控芯片结构相关系数的设计难点,利用Comsol多物理场仿真软件,采用有限元分析方法对设计的T型微通道模型进行模拟仿真,研究通道内微流体的具体状态,并通过改变相关参数建立所需的微流道的流场模型,分析微流道结构与生成乳液微滴的关系。对微流控芯片流道不同结构参数生成的微滴质量分析表明,所设计的微流控芯片在流道结构满足相关条件时,生成微滴具有可控性,建立了微流道结构与生成微滴关系的数学模型,得出微通道宽度、液相速率影响生成微滴大小的结论。

摘要： 甘醇法脱水是天然气集输处理领域常用的露点控制方法,海洋和陆上边远区块气田目前都迫切需要高效紧凑的甘醇脱水吸收技术以降本增效。将三甘醇雾化成微小液滴,同时提高气液两相流动的湍流程度,进而强化气液传质过程,是实现天然气三甘醇脱水吸收设备高效化和紧凑化的有效途径。基于上述过程强化理念,国内外研究人员先后开发了旋流管式接触吸收塔板、超重力旋转填料床、管式气液并流雾化混合接触吸收器等高效气液吸收传质设备,并成功应用于天然气甘醇脱水处理。在系统介绍典型高效天然气脱水设备结构和工作原理的基础上,阐述了相应开展的室内和现场试验研究,并对各自的性能和适用场合进行总结。总的来看,由于管式天然气脱水技术在质量、体积和安装布置方面具有显著优点,能够较好地满足海洋和陆上边远区块气田开发的现实需求,应该给予高度关注并加强自主设计研发,以助力我国天然气产业蓬勃发展。

摘要： 精确控制液滴生成大小,构建精确的微液滴三维结构演化模型对液滴微流控技术广泛应用至关重要。提出了描述流动聚焦通道内微液滴在断裂阶段和稳态流动阶段的三维结构演化的方法,构建了微液滴多模块分段构成机制。基于液滴宽度、长度、流动倾角和液滴中间段长度4个变量建立了液滴体积预测模型,搭建流动聚焦微液滴生成实验测试系统进行了模型验证。结果表明,在液滴断裂阶段,液滴预测半径与实验半径相对误差δ在-11%~+17.5%,平均偏差为3.12μm。在稳态流动阶段,引入了修正系数对预测模型进行优化,修正后模型预测半径与实验液滴半径相对偏差可控制在-15%~+19.7%,平均偏差为3.61μm,相较修正前明显改善。本文模型考虑了液滴的三维曲面特征,不仅适用于传统预测模型所针对的挤压流型,也可用来预测滴落流型和喷射流型中液滴在生成周期中的形变规律。

摘要： 实现对微液滴大小的精确操控具有重要意义,而喷射脉冲间隔对液滴体积有重要影响.首先,通过水平集方法建立微液滴喷射过程的数学模型.其次,使用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对微液滴喷射过程进行数值模拟.分析微液滴喷射过程,并拟合数据得到液滴最终体积与脉冲间隔关系为正相关.该结果有利于实现对液滴体积的精确操控.

摘要： 微流控技术由于其反应装置小型化的特点,可精准地控制物质间交换,适用于纳米材料的合成,尤其是无机纳米粒子的精确调控.微流控装置可根据具体实验需求来设计和调整,完成多个实验步骤的集成,实现多个化学反应以及复合材料的制备.本文根据不同标准,对微流控反应装置进行了分类,介绍其特点,并阐明了装置中流体的流动状态,枚举了微流控装置在材料合成领域的范例,阐明了微流控体系的优势,可能存在的不足及解决办法,最后对微流控合成体系的发展进行了展望.

摘要： 液滴微流控由于可以快速生成大量微液滴,并实现单个液滴独立的控制,每个液滴都可以作为独立的单元进行微生物培养,因此在微生物的高通量培养方面具有独特的应用优势.然而现有研究多停留在实验室搭建和使用阶段,存在操作要求高、影响因素多、缺乏自动化集成技术等关键问题,制约了液滴微流控技术在微生物研究中的应用.文中以解决液滴微流控技术用于微生物培养的装备化问题为目标,系统研究了微流控各单元模块的结构与功能,通过对液滴的发生、培养、检测、分割、融合、分选等多种操作的开发与集成,成功研制出了小型一体化、全自动高通量的微生物微液滴培养(Microbial Microdroplet Culture system,MMC)装备系统,可用于微生物的生长曲线测定、适应性进化、单因素多水平分析及代谢物检测等,为面向微生物菌种高效选育的进化培养和筛选提供了高通量仪器平台.

摘要： 随着近年来数字微流控技术在工程、生物、化学、医学等领域的应用逐渐增多,对微液滴体积的精确控制也越来越严格.然而,微液滴生成过程较为复杂,如何通过数字微流控技术精确控制生成微液滴的体积仍不甚明确.本文受参考文献[20]启发,基于介电润湿原理及数值计算方法,数值模拟该文献中封闭式微流控芯片上微液滴的生成过程.模拟过程采用有限差分法对控制方程进行离散求解,运用CLSVOF法对流体自由界面进行追踪及CSF模型计算液滴的表面张力,同时基于Hele-Shaw cell模型计算液滴运动过程中的粘性力,所获得的模拟结果与实验结果较为一致,证明了本文所搭建数值模型的有效性和准确性,为使用数字微流控技术精确控制液滴的生成体积提供了有力的技术支撑.

摘要： 微流控技术以式样消耗低、精确控制等优势,已受到广泛关注.利用微流控技术生成的微液滴具有独特的流体力学特性及尺度效应,在生化领域和传热传质领域具有巨大的应用潜力.本文应用HyperMesh软件划分模型网格,以流体计算软件Fluent为计算平台,对Y型交叉微通道内的微液滴分裂过程进行数值模拟,得到并分析不同通道宽度比对两相界面分布与速度矢量的变化.

摘要： 油气润滑中润滑剂以微液滴形式进入接触区,对接触副进行有效润滑,本研究通过乏油模型数值模拟微液滴润滑工况并采用光干涉膜厚测量方法与数值计算结果比较,验证了数值模型的合理性.

摘要： 本文应用ICEM-CFD软件划分模型网格,以流体计算软件Fluent为计算平台,针对出口扩角对流动聚焦生成微液滴的影响进行数值模拟.结果表明,出口扩角的设置能有效提升流动聚焦生成微液滴的稳定性,缩短其生成周期,降低液滴融合率.

摘要： 本文使用VOF方法对微液滴在非对称微通道中的破裂进行了数值模拟研究,分析了液滴破裂的机理.采用横截面为200×200μm2和200×100μm2的Y型和T型微通道,交叉处角度分别为45°、90°、135°.拟合出了不同角度微通道内液滴破裂流型与非破裂流型的临界转变线.研究发现,非对称微通道中交叉处的角度越小,相同初始长度下的液滴对应的临界值越小,液滴越容易破裂;微通道的横截面越小,相同初始长度下的液滴对应的临界值越小,液滴越容易破裂.

摘要： 微尺度下的两相流动广泛应用于医学、生物工程、化学分析、航空航天等领域,微尺度下离散相液滴的融合-分裂过程影响因素复杂,目前还缺少合适的理论模型,因此需要更加详尽的研究,以获得微液滴结构的相关模型和离散相的破碎理论。本文应用ICEM-CFD软件划分模型网格,以流体计算软件Fluent为计算平台,对Y型交叉微通道内的微液滴融合-分裂过程进行数值模拟,得到并分析不同时刻微通道中截面交叉处的界面两相分布与速度矢量变化。

摘要： 本文搭建了微流体实验平台,研究了微液滴T型微通道被动破裂并捕捉到隧道破裂、不连续阻塞破裂、永久阻塞破裂和未破裂等四种流型.发生隧道破裂时,微液滴无法堵塞通道上壁面,隧道始终存在;不连续阻塞破裂时液滴能够堵塞壁面,但在某一阶段会与上壁面脱离;微液滴始终堵塞微通道破裂称为永久阻塞破裂;当微液滴较小或流速较低时,微液滴不破裂,在随机扰动下流向任意一侧.最后绘制了流型图,提出了经验关联式可以较好地预测液滴何时发生破裂.

摘要： 在壁面蒸汽冷凝过程中,将蒸汽分子从气相向初始液核转变过程视为分子团聚体与单体分子碰撞结合的二元反应,则通过求解一系列描述团簇增长的动力学方程,可以获得冷凝核化过程中团簇及微小液滴尺寸的随时分布.将瞬态团簇尺寸分布模型引入到蒸汽冷凝体系,分析了该体系中相应模型参数选取原则以及边界条件修正原则,并模拟研究了特定冷凝条件下团簇及微小液滴尺寸分布的演化特征.结果表明,核化过程中,在极短的核化时间内团簇微液滴尺寸分布迅速从单调递减式分布转变为近似正态分布特征,该结果与文献报道的较大尺寸液滴(核化并继续直接冷凝生长的液滴)生长演化趋势相似,说明在壁面冷凝过程中,核化生成的最小液滴也具有一定分布,进一步完善了经典冷凝理论中对初始冷凝过程液滴分布和演化过程的描述,同时也表明较大尺寸液滴分布特征是核化阶段团簇微液滴尺寸分布特征进一步演化的结果,揭示了冷凝过程液滴尺寸分布演化的微观物理本质.

摘要： 微流控技术是微流体系统的一项关键技术,在DNA芯片,芯片实验室,微进样技术等领域广泛应用.研究液滴内部流场分布是该技术中的一项重要研究方面.本文根据微通道内两相流动过程,采用ICEM进行网格划分,Fluent对流动过程进行数值模拟,结合CFD对数据进行后期处理.最终得到T形微通道内液滴速度矢量分布及流场分布,并分析得到其分布规律.

摘要： 微流控技术是微流体系统的一项关键技术,在DNA芯片,芯片实验室,微进样技术等领域广泛应用.研究液滴内部流场分布是该技术中的一项重要研究方面.本文根据微通道内两相流动过程,采用ICEM进行网格划分,Fluent对流动过程进行数值模拟,结合CFD对数据进行后期处理.最终得到T形微通道内液滴速度矢量分布及流场分布,并分析得到其分布规律.

摘要： 本发明公开一种液滴微透镜混合溶液、液滴微透镜阵列制备方法、形变方法、成像方法、信号增强方法，包括室温下按照体积比1:9将不与水相溶的液滴溶液滴入去离子水中，获得预溶液；将预溶液放置在超声震荡机中，以20~80KHz的频率震荡2~10min，将震荡后的溶液取出，即获得具有液滴微透镜的混合溶液。本发明制备方法所用材料少、流程简单、时间短，所制备出的液滴微透镜可根据需要灵活制作出液滴微透镜阵列、进行可控拉伸变形、进行多种实验样品的亚波长成像和荧光信号的增强。

摘要： 本发明公开一种液滴转移用微柱表面，基底表面设有多个弹性微柱，各弹性微柱之间存在间隙，多个弹性微柱能够抓取液滴并在外加磁场作用下能够产生弹性变形释放液滴。在模板表面的多个微孔中采用加有磁性颗粒的可固化弹性材料浇注成形各弹性微柱，置于磁场中，在模板表面采用不含磁性颗粒的可固化弹性材料浇注成形基底；浇注材料固化后脱模，得到液滴转移用微柱表面。将各弹性微柱进行超疏水处理，得到超疏水液滴转移用微柱表面。移动磁场使超疏水弹性微柱不断变形，推动液滴水平运动。液滴转移用微柱表面倒置下移抓取液滴后移动至目标位置上方，调节磁场，释放液滴。本发明可实现液滴的可控快速转移，并且结构简单，制作方便，可转移液滴体积大。

摘要： 本申请公开了一种制备微液滴的加样针，包括一体注塑成型且相互贯通的储液部和吐液部，所述储液部为朝向所述吐液部的方向径向尺寸逐渐减小的圆台，所述吐液部为远离所述储液部的方向径向尺寸逐渐减小的圆台，所述储液部的锥度为C1，所述吐液部的锥度为C2，且C1≤C2，所述储液部的壁厚为D1，所述吐液部的壁厚为D2，且D1D2。本申请所述的制备微液滴的加样针，通过所述加样针制备微液滴时，由于所述加样针在所述油性液体内做速度变化的周期性往复运动，从而使得所述样品溶液在吐液开口处受到油性液体周期性的剪切力，进而使得所述加样针内的所述样品溶液进入所述油性液体内，实现了大小均一、体积可控的微液滴生成。

摘要： 本发明公开了基于气动驱动的微液滴产生装置及其调控微液滴尺寸的方法，主要应用于精准生物医学微量样品施加、生物3D打印等领域。单一高速电磁阀控制气压的开启时间，调压阀用于控制气压压强的强度，单一储液腔用于储存液体，单一储液腔底部设有单一微孔与喷嘴相连接；微孔孔径的中心对准单一储液腔的中心。单一高速电磁阀开启，则在单一储液腔内产生亥姆霍兹振荡，单一储液腔内的压强迅速振荡并衰减，随后3‑4个周期储液腔内压强会低于大气压，最后单一储液腔体内外气压会趋于平衡。本发明通过CCD相机监测喷射出的微液滴尺寸，确定需求的微液滴尺寸，能够会减小相应的设备成本，同时减少了更换喷嘴带来的装置的不灵活性。

摘要： 本发明提供了一种液滴微流控芯片及微液滴的制备方法，涉及微流控技术领域，包括：芯片板，内设有流道，流道具有液流入口和微液滴出口；顶盖，贴合于芯片板顶部；基板，贴合于芯片板底部；电浸润动力机构，包括泵腔和电极层，泵腔设于芯片板上并与流道相交连通，电极层位于泵腔内，泵腔内填充有电浸润液体，电极层上的电压周期变化驱动电浸润液体在泵腔内往复移动。本发明通过电浸润动力机构外接电源的周期变化驱动电浸润液体对芯片板流道内的液流进行周期性挤压以制备微液滴，相较于现有的控制方式反应更迅速，控制灵敏度、精度更高，制备微液滴的效率更高；调节电源频率可以形成不同大小液滴，生成方式简单，操作方便。

摘要： 本发明提供一种微液滴的生成方法与微液滴的应用方法，所述微液滴的生成方法包括以下步骤：提供芯片，芯片包括上极板和下极板，上极板所在的平面和下极板所在的平面之间呈夹角设置，上极板和下极板之间形成流体通道层，流体通道层包括相对设置的第一端和第二端，流体通道层的第一端的高度小于流体通道层的第二端的高度；在上极板和下极板中的至少一个形成多个吸引点，吸引点用于吸附液体；往流体通道层的第一端注入液体，液体会从第一端逐渐移动至第二端并在对应于吸引点的位置形成小液滴。上述微液滴的生成方法，可以快速制备大量小液滴，大幅缩短液滴生成时间。

摘要： 本发明公开了一种便携式同轴聚焦微液滴生成装置及微液滴制备方法，本发明通过加样底座存放样本溶液；同轴聚焦管路设置模块设有同轴聚焦管路，同轴聚焦管路的输入端接入样本溶液；通过同轴聚焦管路设置模块通过同轴聚焦管路的同轴聚焦微流道结构使样本溶液反应生成微液滴；硅胶塞设有通孔，通过通孔与同轴聚焦管路的输出端过盈配合，并通过硅胶塞辅助同轴聚焦管路密封。本发明能够通过常规的流体计量器材提供动力来源，基于抽取空气形成的负压，在装置内外形成气压差，从而驱动油水两相流体样本同轴聚焦管路生成微液滴，降低了液滴生成所需的设备体积、成本和操作复杂度，实现了装置的便携性，具有更广泛的应用潜力，可广泛应用于微流控技术领域。

摘要： 本发明公开了双层微液滴生成装置及双层微液滴生成方法，包括内相进样管、中相进样管，内相进样管以及中相进样管分别伸入第一液滴生成管内，以形成一层微液滴；外相进样管；外相进样管的至少部分以及第一液滴生成管的至少部分分别伸入第二液滴生成管内，以形成双层微液滴，内相进样管、第一液滴生成管和第二液滴生成管均为高分子聚合物材料制成。通过利用高分子聚合物类的两个液滴生成管道的可延伸性，在加热或施加外力的情况下可轻易改变其内径和壁厚，实现对液滴大小的调节，通过内相进样管与中相进样管先形成一层微液滴，再通过第一液滴生成管以及外相进样管生成双层微液滴，实现了可快速、稳定且大量的制备出均一性好的双层微液滴的效果。

摘要： 本发明提供一种微液滴观测装置及基于形状匹配的微液滴图像识别方法，其中微液滴观测装置，包括：微液滴生成装置，用于生成微液滴；微液滴芯片，所述微液滴芯片上构造有观察腔，所述微液滴生成装置生成的微液滴能够通过相应的微管道进入所述观察腔内，垂直于所述微液滴的流动方向，所述微管道具有的宽度小于所述观察腔具有的宽度；光学成像部件，用于对处于所述观察腔中微液滴进行成像为第一图像。本发明微液滴观测装置及基于形状匹配的微液滴图像识别方法，微液滴在观察腔内流速降低，进而能够便于相机对观察腔内微液滴的清晰图像的获取，降低了对相机性能的要求，从而降低微液滴观测装置的成本。

摘要： 本实用新型涉及微流控技术领域，提供一种微液滴生成装置和微液滴生成系统，所述微液滴生成装置包括：盖体、底座和多个微液滴芯片；所述盖体设有多个第一气道，所述第一气道贯穿所述盖体，所述微液滴芯片上设有至少一个槽组结构，所述槽组结构包括收集槽和多个物料槽，多个所述物料槽分别通过微流道与所述收集槽相连通；所述盖体盖设于所述底座，所述微液滴芯片位于所述底座和所述盖体之间，每一所述物料槽与所述盖体密封连接以形成第一容置腔体，每一所述槽组结构对应的多个所述第一容置腔体与多个所述第一气道一一对应相连通。该微液滴生成装置可批量制备多组微液滴且操作简单。