超高强度钢表面HVOF金属陶瓷涂层制备与表征综合实验

本实验采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在300M超高强度钢表面制备了WC-17Co、WC-10Co-4Cr、Cr3C2-25NiCr等3种金属陶瓷涂层,并对涂层的微观组织、物理力学性能及摩擦磨损性能进行了研究。实验将粉末冶金、表面工程及摩擦学等方面的知识贯穿起来,可培养材料工程类专业学生的创新思维和综合运用知识进行科学研究的能力。

基于毛细限制阀的线虫库尔特计数芯片研究

库尔特原理是一种利用微粒随导电液通过电敏感区域时形成的脉冲信号来测量微粒的尺寸和数量的电学方法。目前库尔特计数器主要通过两种方法制作检测电极,一是直插法,二是利用微纳加工(MEMS)图形化工艺在微流道内部集成微电极。直插法常采用电化学稳定金属如铂丝插入开孔芯片作为检测电极,存在易引入气泡、检测灵敏度较低等缺点;微纳加工集成电极方式工艺复杂,制作成本高,且难与检测芯片流道集成。本文介绍了一种基于RPS(resistive pulse sensing)检测方式的新型微流控库尔特计数器。该芯片使用微管道直接灌注液态金属制作三维检测电极,通过微尺度下的毛细限制阀作用使液态金属电极凝固后精确限制在相关区域内。通过对检测区域的尺寸设计以及电极位置的精确控制,我们制作了秀丽隐杆线虫计数芯片。实验证明该方法制造工艺简单方便、电极位置准确性好、检测时稳定快、提高了检测信噪比。

用于秀丽隐杆线虫毒理学实验的类桥式微流控芯片平台

目的:为了解决传统微孔板中线虫毒理实验的试剂消耗量大、人工操作烦琐等问题,搭建半自动化微流控实验平台,进行秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)药物毒性试验。方法:设计并使用MEMS技术制作了一种类桥式微流控芯片,并基于该芯片搭建了一个半自动化微流控平台。以一种有机磷农药久效磷(MCP)作为工具药物,考察平台对于毒性评价研究的可行性。结果:该芯片可将有限条的线虫限制于微流控芯片腔室内而不影响其正常生长运动,由于对腔室的高度做了限制,减少了线虫在Z轴方向上重叠的情况,便于后续的观察和图像处理。基于芯片的微流控平台可以半自动换液以维持药物浓度稳定,并半自动化地保存视频信息。经测试,此微流控平台可实现线虫进样和片上长期培养,结果与传统微孔板培养体系无差异;芯片内毒性测试结果显示MCP对线虫具有明显的生长发育毒性和神经毒性,与经典线虫毒性实验的结果基本一致,表明其可用于药物和线虫相互作用研究。结论:该研制平台的优势在于能实现定时半自动化换液,试剂消耗量与传统微孔板试验相比减少约50%,且便于图像分析线虫生理信息,后期可应用于药物高通量筛选和大量复杂环境化学物的复合暴露毒性测试。

基于微流控芯片的流式线虫机器学习图像识别系统

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,以下简称线虫)作为一种体内模式生物被广泛应用于药物筛选、神经生物学等研究中。生理指标(体长等)是线虫研究的重要部分,利用图像识别进行线虫形态特征研究相比传统方法具有精度高的优点。近年来微流控芯片由于其特征尺度与线虫大小尺度匹配、易于自动化等优点,被越来越多地应用在细胞与微米尺度生物的研究中。文章介绍了一种基于微流控芯片的流式线虫图像识别系统,该系统利用设计的微流控芯片,实现单线虫快速流过检测通道,通过搭建的基于机器学习的机器视觉模块,在流动过程中对线虫形态特征进行快速分类,分类结果可作为后续分选操作的依据。