NS-88-900型微机滴控箱式多用炉机组及工艺试验

本文分述了NS-88-900型微机滴控箱式多用炉机组的组成、结构及特点。并在该机组上进行了工艺试验,RM-75-9D滴控多用炉的碳、氮势控制的重现性好。由于采用了微机控制,碳势控制精度在±0.045％C以内,氮势调节精度在±0.03％N以内。

NS88—900系列微机滴控箱式多用炉机组及工艺试验

为了替代进口设备,尽快提高我国热处理的工艺装备水平,在消化吸收引进设备的基础上,自1982午推出滴控箱式多用炉后,经过数次技术改进,于1988年5月又生产出微机控制滴控箱式多用炉热处理成套机组。改善了机械产品的热处理质量,降低了工人的劳动强度,提高了生产效率,减少了环境污染,而且维修十分方便,可与先进国家的同类产品相媲美,荣获92年国家级新产品称县。

红外滴控气体渗碳装置的技术改造

本文介绍了七十年代为了推广应用红外滴控气体渗碳技术，对原苏式井型气体渗碳炉进行全面技术改造，其改造的内容、改造的效果得到同行的赞赏．这套技改装置产品推出市场后的十多年来，在我国各地已开花结果，收到了很好的经济效益与社会效益．

液滴微流控芯片系统研发与微生物矿化机理研究

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种基于生物矿化作用的新型土体加固和修复技术。由于生物反应过程复杂,结晶影响因素多,MICP矿化机理目前还不明确。MICP微流控系统能够对微细尺度下的微生物矿化沉积规律进行可视化研究,但观测晶体生长尺度仍较大。设计了一种液滴微流控芯片,通过调控不相溶两相流体的流速,生成了直径约450μm的扁球体弹状流液滴作为MICP微反应器,从而搭建了精度更高的微生物矿化液滴微流控芯片系统。通过该系统观测表明:碳酸钙结晶点周围的细菌分布均无变化,随着反应进行,晶体尺寸逐渐扩大,形貌不变;在晶体生长过程中,部分细菌吸附到晶体表面,但晶体周围无明显的细菌聚集现象。此外,采用扫描电镜进一步观测到碳酸钙表面细菌吸附部位存在孔洞。液滴微流控芯片系统为微生物矿化提供了一个精细的微米尺度反应器,为探究MICP成核机理提供了一种有效的分析方法。

深度学习驱动的液滴微流控单细胞分选系统

单细胞操作和分析对于研究许多基本生物学过程和揭示细胞异质性至关重要,并且在生物医学领域具有巨大的应用潜力。液滴微流控技术在单细胞分析方面具有显著优势。研制了一种深度学习驱动的液滴微流控单细胞分选系统,主要以液滴内所包含的生物样本种类以及数量作为标准分选目标液滴。根据实验需求制作好相应生物样本的数据集,在服务器上训练好对应的网络模型,并将该网络模型转移到NVIDIA Jetson TX2开发板上,利用该网络模型对实验过程中拍摄到的液滴图像进行实时检测判断,最后根据算法对包含特定物质的液滴进行分选,从而得到目标液滴。此方法能够有效地判断并分选出液滴内图像特征有差异的不同生物样本,可以实现对包含单个及2个细胞液滴的分选。该研究为液滴微流控单细胞分选技术在生物学和医学等领域的广泛应用提供了支撑。

光响应液滴操控功能表面研究及应用进展

具有特定润湿性的功能表面是人们操控液滴的重要手段。近年来基于光激励响应的润湿性功能表面发展迅速,通过光诱发材料表面产生润湿梯度力、机械形变、相变、介电泳力以及电润湿性能转变等,光响应液滴操控功能表面能够有效地操控液滴行为。本文简要回顾了光响应液滴操控功能表面的发展历程,重点介绍了其操控液滴的基本原理,分析并总结了当前该功能表面的类型、结构特点以及相应的制备技术。此外,介绍了光响应液滴操控功能表面在液滴输运、融合、分割、液滴机器人、微纳流控芯片等领域的应用,并结合光响应液滴操控功能表面的操控特点对其发展趋势和未来潜在应用进行了展望。

液滴微流控技术在微生物工程菌株选育中的应用进展

微生物工程菌株是生物制造的重要基础,但大多数的工程菌株需要进化改造才能适用于生物制造。在菌种选育过程中,如何高效地筛选获得具有目标性状的微生物工程菌株是进行生物制造应用的关键影响因素之一。液滴微流控技术作为近年来发展起来的一种基于微芯片的高通量检测筛选技术,可以生成大小均一、相互独立的微体积液滴小室,并应用于单细胞的培养、检测和分离,在微生物菌株改造尤其是分泌型菌株的改造中得到广泛应用。本文首先概述液滴微流控技术的组成部分,对关键性的技术进行简要介绍;其次根据液滴检测信号的来源、液滴筛选流程的难易程度和液滴分选仪器的适用范围,对液滴微流控技术在工程菌株选育中的应用进行总结分析;最后对液滴微流控技术在应用中存在的问题和研究方向进行展望,为深化其在微生物合成生物学中的应用提供指导。

关键构型参数对流动聚焦式微流控液滴生成的影响

流动聚焦式液滴微流控技术借助流动聚焦效应和离散相液丝界面失稳,实现单分散微液滴的连续生成.该技术中的多相界面流动对于构型参数有较强的依赖性,表现出丰富的微尺度流动特征.本研究在前期发展的基于毛细管可变几何微流控装置的基础上,采用数值模拟方法研究关键参数对于液滴生成模态和尺寸的影响规律.经过合理简化后,研究建立实验装置的轴对称模型,并结合自适应网格加密技术,提高了数值模拟效率;通过多个实验工况的对比,验证了数值模拟的准确性.研究发现:在所选择的流体组合、几何和流量参数范围内,液滴生成过程存在滴流、串滴、射流和不稳定4个模态;在固定的离散相和连续相流量组合下,上游和下游毛细管端部间距的变化会改变滴流和串滴模态下液滴的长度,而对射流模态下液滴的大小影响很小;在固定的几何参数下流量变化时,液滴长度的变化在滴流和串滴模态转换时基本连续,而在射流模态发生时产生骤降;下游毛细管的内径对模态相图影响显著,大内径下滴流模态占主导,且射流模态下液丝的射流长度变化明显,而小内径下射流模态占主导,且在大的连续相流量下存在不稳定模态.研究结果表明关键结构参数对于流动聚焦式微流控液滴的生成有重要影响,合理改变这些参数可以控制液滴尺寸和改善液滴的单分散性,可为设计和优化流动聚焦式液滴生成装置提供依据.

液滴微流控技术制备亚微米级HNS基PBX复合微球

为了获得形状规则、流散性好和粒径均一的球形化造型粉,采用液滴微流控技术,研究了不同黏结剂对2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯基乙烯(HNS)复合微球性能的影响。分别选取氟橡胶(F2604)、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对亚微米HNS进行球形化造粒制备,成功制备出亚微米级HNS/F2604(95/5)、HNS/NC(95/5)和HNS/GAP(95/5)复合微球。通过扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积、热分析仪、真密度测试仪和机械感度测试仪等对微球进行测试和表征。结果表明:3种黏结剂均能制得球形度高、单分散性好、粒径分布窄的HNS复合微球,平均圆形度分别为0.934,0.915,0.925,D50分别为45.39,58.68,45.43μm(跨度均小于0.55),热分解峰温分别为354.44,349.53,339.37℃。球形化过程使微球真密度分别增加到1.9408,1.9383,1.9204 g·cm^(-3),有效提高了HNS装药性能。微球堆积形成的锥角分别为27°,24.3°,24°,流散性好。与亚微米HNS相比,3种微球撞击感度分别提高了4.5,4,3.5 J,摩擦感度分别提高了52,36,4 N,安全性更好。

基于液滴微流控技术的蛋白质结晶

结晶是培养蛋白质单晶以及蛋白质分离纯化的一种重要手段。传统静态蛋白质结晶操作周期长,晶体粒径分布不均。液滴微流控技术能够实现低雷诺数条件下的高效传质传热,是提高蛋白质结晶速率以及改善晶体尺寸分布的潜在方法。本研究利用液滴微流控系统分别在静止液滴和低剪切速率(流动液滴)条件下进行蛋白质结晶。实验结果表明,微流控液滴内循环可以有效提高成核速率和晶体数量,并且成核速率、平均晶体数量和晶体尺寸均与液滴流速呈单调依赖关系,证明了微流控液滴内温和的剪切力场是改善蛋白质晶粒度分布,减少蛋白质晶体聚集的有效手段。此外,活性实验表明微液滴内循环对溶菌酶的活性并未产生明显影响。

基于微流控液滴-荧光成像平台分析单细胞分泌的细胞因子

血管内皮生长因子(VEGF)是生理性和病理性血管生成的重要调节因子。尽管单细胞分析技术最近取得了进展,但用于跟踪单细胞外泌因子的能力仍然有限。该研究报道了一个用于单细胞外泌因子的微液滴-荧光成像分析平台,该平台集微液滴分隔单细胞与荧光成像追踪分泌细胞因子的单细胞的双功能于一体,提高了液滴的有效率。采用两种免疫二氧化硅纳米粒子为探针(分别为捕获探针和检测探针),首先将捕获探针锚定在细胞膜表面,使其捕获更多的细胞分泌因子;其次是染料掺杂的荧光检测探针实现信号报告功能,在VEGF存在下可形成免疫夹心构型,实现了检测探针在细胞表面富集,提高了检测VEGF的灵敏度。应用该平台在单细胞水平上研究了三种细胞系(MCF-7,HeLa,H8)分泌VEGF的能力,实现了基于外泌因子含量的细胞异质性分析。

液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球

利用液滴微流控技术,以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相,以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相,通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球,研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度的影响,得出了最佳工艺条件,并与水悬浮法进行了对比。研究结果显示,流体聚焦式微通道制备的最佳工艺为悬浮液浓度为4%、两相流速比为16∶1、活性剂为CTAB。2种制备方法所得样品的DAAF晶型均未发生改变,撞击感度均大于100 J,摩擦感度均为0%大于360 N,表明2种样品安全性能良好。其中液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球的粒径为20.22~53.85μm,小于水悬浮法所得复合粒子的粒径(121~356μm),且粒径分布更加均匀,热分解峰峰温也延后了6.45℃,活化能增加了6.12 kJ·mol^(-1),热稳定性提高。液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球堆积形成的锥角为34°,小于水悬浮法所得复合粒子堆积形成的锥角(40°),流散性好。

液滴微流控结合核酸扩增技术在食源性致病菌检测中的应用

食源性致病菌是影响食品安全的重要因素,随着生物技术发展及人们对食品安全要求的提高,食源性致病菌的检测方法也不断更新和升级。微流控技术将样品预处理、分离、检测等过程集成在微小的芯片上完成多种功能,而液滴微流控作为其中一个重要的分支,可利用两液体互不相溶特性形成的分散微液滴进行高通量的测试。本文针对核酸扩增方式的不同,比较总结了液滴微流控-数字化聚合酶链式反应、液滴微流控-数字化环介导等温扩增、液滴微流控-数字化重组酶聚合酶扩增检测方法的特点,介绍了其在食源性致病菌检测中的应用,并对该技术的未来发展前景进行了展望。液滴微流控技术结合数字化核酸扩增,可实现对食源性致病菌的智能化、连续化、精准化和微型化的快速检测,本文为其在食源性致病菌快速检测领域的发展提供了参考资料。

基于液滴微流控技术选育超高浓酿造啤酒酵母菌株

超高浓酿造可以降低成本、节约能耗,但高浓酿造的酵母需要具备良好的抗逆性能。为了提高筛选效率,获得性能稳定的超高浓酿造菌株,该研究建立了基于液滴微流控技术的啤酒酵母高通量筛选方法,并以啤酒酵母Saccharomyces pastorianus 02为出发菌株,经常压室温等离子体诱变,液滴微流控酒精初筛,α-葡萄糖苷酶和乙醇脱氢酶Ⅱ活力复筛及发酵实验,获得了遗传和发酵稳定性良好的超高浓啤酒酿造菌株9-50。与出发菌株相比,其在中试规模下增殖旺盛,发酵周期缩短42 h,并可适应9%的乙醇体积分数,发酵度达66%以上,双乙酰含量0.06 mg/L,醇酯香气较协调,具有较好的工业应用前景。

液滴微流控-表面增强拉曼检测新技术及应用

表面增强拉曼光谱技术以其高灵敏度、非破坏性和无需标记等优点备受关注,与液滴微流控技术结合时便可形成具独特优势的液滴微流控-表面增强拉曼检测新技术,可在一定程度上克服拉曼光谱技术自身局限性,提升检测能力并扩展应用领域。本文综述了液滴微流控通道制作和液滴生成方法,以及现有研究中液滴微流控结合表面增强拉曼光谱技术在化学反应过程原位分析、单细胞分析和拉曼活性颗粒合成中的应用。最后,展望了液滴微流控结合表面增强拉曼光谱技术的优势以及未来应用的挑战和发展方向。本文为相关研究提供了有益的参考,并为提升液滴微流控结合表面增强拉曼光谱技术的性能和拓展其应用领域提供了指导。

液滴微流控技术制备窄粒径分布的HNS基PBX复合微球

为获得窄粒径分布的HNS基高聚合物黏结炸药(PBXs)微球,采用液滴微流控技术,分别以2%、3%的氟橡胶(F_(2604))、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为黏结剂对HNS进行包覆,并对微球的形貌、粒径分布、晶体结构、热性能以及撞击感度进行表征和测试。结果表明:黏结剂含量为3%时,均能制得球形度较高、粒径分布窄、单分散性好的微球,平均圆形度分别为0.927,0.915,0.908,D50分别为46.86,58.77,60.12μm(跨度均小于0.4);3种微球晶型未发生改变,撞击感度值分别提高了4.5,4.0,3.5 J,安全性能显著提高。

微流控液滴技术及其应用的研究进展

微液滴具有体积小、比表面积大,速度快、通量高,大小均匀、体系封闭,内部稳定等特性,在药物控释、病毒检测、颗粒材料合成、催化剂等领域中均有重要应用。微流控技术的发展为微液滴生成中实现尺寸规格、结构形貌和功能特性等的可控设计和精确操控提供了全新平台。本文概述了微流控液滴技术的基本原理、液滴生成方式及其基本操控,比较分析了微液滴的传统制备法与微流控合成法的异同,介绍了近年来微流控液滴技术在功能材料合成、生物医学和食品加工等领域中的研究新进展,探讨并展望了微流控液滴技术的潜在价值和未来发展方向。

液滴微流控系统在数字聚合酶链式反应中的应用研究进展

数字聚合酶链式反应（ PCR）技术近年来发展迅速。与以实时荧光定量PCR为代表的传统PCR技术相比，数字PCR技术显著提高了定量分析的精确度和灵敏度。数字PCR的快速发展与近年来微流控技术在数字PCR技术中的广泛应用有着密切的联系。早期的研究和商业化产品使用的是大规模集成流路微流控芯片，加工过程复杂且价格高昂。近年来，液滴微流控芯片被应用到数字PCR技术中，它可以在短时间内产生10^2-10^7个微液滴，每一个微液滴都是最多只含有一个目的基因片段的PCR反应器。 PCR扩增后，通过对单个微液滴的观察计数，就可以获得绝对定量的分析数据。本文综述了不同种类的液滴微流控系统在数字PCR技术中的应用，以及液滴数字PCR微流控芯片在生物、医药、环境等领域的应用。

液滴微流控芯片技术及其在药物筛选中的应用

液滴微流控芯片技术最主要的特点是能够产生单分散的液滴,可作为微反应器,具有高通量、反应迅速、试剂消耗少、操作灵活、自动化和集成化等优点。近年来该技术逐渐应用于药物的高通量筛选和细胞水平的筛选,并显示出良好的应用前景。本文对液滴微流控芯片中液滴的生成和操控技术的研究进展,及其在药物筛选中的应用作一综述。

基于微流控液滴的单细胞拉曼分析技术

碱性磷酸酶(ALP)作为一种被广泛使用的肿瘤标志物在肝癌诊断中具有重要的参考价值^([1])。然而,目前的检测方法通常得到的是所有肝癌细胞ALP活性的平均值。为了准确阐明细胞之间的异质性,需对单细胞进行分析。由于微流控液滴技术能够以高度可控的方式实现对单细胞的操纵和动态研究而得到越来越多的关注^([2])。我们将表面增强共振拉曼光谱技术与微流控液滴技术相结合用于对单个肝癌细胞进行原位、无损及精准的ALP活性检测。本研究以5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸(BCIP)作为ALP底物,探测单个肝癌细胞ALP的活性。BCIP本体没有SERS活性,但ALP能够将BCIP催化氧化生成具有SERS活性的5,5’-二溴-4,4’-二氯-1H,1H-[2,2’]二氢亚吲哚基-3,3’-二酮(BCI)。根据该传感原理,我们能够在均匀液滴中测到ALP的最低浓度是1.0×10^(-15) mol·L^(-1)。