多智能体系统的最优持久编队生成策略

针对二维空间中减少智能体问通信链路的能量消耗问题,提出了一种基于最优刚性编队的最优持久编队生成算法.算法提出了针对智能体连通度数目的有向化操作方法,通过层层缩减最小刚性图范围的方式生成最优持久图,这种方法能对任意最小刚性图进行持久化,从理论上证明了算法的可操作性.仿真结果验证了算法的有效性.

用于细胞排列的介电泳微流控芯片制备与实验研究

设计并制作了一种应用于细胞排列的介电泳微流控芯片,以实现细胞的非接触、批量排列。芯片主要包括PDMS微通道和“台阶”形ITO微电极。运用仿真软件COMSOL分析了微电极所形成的电场分布,确定了最大电场强度的位置；利用MEMS加工工艺制备了ITO微电极和PDMS微通道,PDMS微通道与带有ITO电极的载玻片经过氧等离子表面处理后,对准键合获得最终的微流控芯片。通过不同频率下的介电泳实验,实现了酵母菌细胞的介电泳运动,并确定了正、负介电泳运动的电场频率。结果表明,酵母菌细胞在溶液电导率为60μS/cm的环境下,1-10kHz时,发生负介电泳运动；0.5-10MHz时,发生正介电泳运动；50kHz时,没有发生介电泳运动。并在施加8Vp-p,5MHz交流电压信号的条件下,实现了酵母菌细胞沿“台阶”形电极边缘直线排列。

高压条件下界面滑移长度的定量测量

采用光干涉技术对高压条件下的界面滑移现象进行了试验研究.通过追踪冲击封油核心的运动位移,实现了对滑移长度的定量测量.结果表明:在纯滑条件下封油核心并不以卷吸速度运动,而是在盘纯滑时小于卷吸速度、球纯滑时大于卷吸速度,从而说明了滑移发生在玻璃盘表面.对封油核心的运动特征进行分析,得出了油膜界面滑移长度及剪应变率.试验分析表明滑移长度随油膜厚度、初始封油压力和润滑油黏度的增加而增加;随速度的增加而呈现减小趋势.

细胞显微操作的自动调焦及图像处理

随着现代生物医学技术研究的不断深入,研制高精度、高效率的细胞操作机器人已成为国际学术界和工业界的焦点。本文以优化显微操作机器人的操纵空间和操作流程为目的,应用自调焦图像算法评价、机械手运动控制和主从机通信等技术实现了基于自动调焦定位的细胞操作方案。首先,以斑马鱼卵细胞为例,结合一类球形卵细胞的对称性及细胞定位操纵中定位特点,对不同聚焦函数进行评价及图像处理算法优化,提出适宜细胞操纵的自动调焦定位方法。其次,以精确度和快速性为依据,对不同图像分割与识别算法进行评价,提出最适宜细胞和注射针的自动化识别及定位算法。最后,通过RS-232串口通讯,实现了上位机对机械手自动化操纵控制。试验结果表明,提出的自调焦定位操纵策略运行稳定、精度高,满足细胞显微操作机器人的高精度及自动化操作的要求。

流体润滑条件下BSA水溶液吸附膜的光干涉测量

利用面接触流体润滑光干涉测量装置,对BSA水溶液的润滑和吸附特性进行了试验研究.试验中润滑接触副由静止的钢块和旋转的玻璃盘组成,结果表明润滑膜厚度随速度的增加而增加,随载荷的增加而减小.BSA在钢滑块表面形成两种类型的吸附,一为连续的薄膜层,二为离散的蛋白质凝聚团簇.同时证实了钢块表面微观腐蚀的发生,并由入口区向出口区扩展,该腐蚀促进吸附膜的增长.吸附层的形成受润滑膜剪应变率和压力的影响,高的剪应变率和低的载荷有利于吸附膜的增长.

基于石英和载玻片的微电极制备工艺研究

研究以石英片和载玻片为基底的微电极制备工艺,以较常见的叉指型电极为例,基于光刻工艺中各工艺参数要求,重点研究曝光和显影时间对微电极的影响。制得的2种不同基底的电极,采用对比度、精度等关键参数进行分析,最终确定选用载玻片作为芯片基底并获得其最佳工艺参数;制作带电极的PDMS—玻璃微流控芯片,通过实验,成功观察到酵母菌细胞的正、负介电泳现象。

集成微电极结构的芯片介电电泳富集过程研究

集成微电极结构的介电电泳芯片具有高效、非侵入式等优点,在生化样品操纵与分析中具有重要的实用价值和研究意义。从理论上分析了芯片介电电泳富集的影响因素,构建了5种微电极间距分别为20,40,60,80,100μm的微流控芯片,重点研究了微电极间距和流体流速对酵母菌细胞富集效率的影响。结果表明,当PBS缓冲液电导率50μs/cm,进样速度10μL/min,施加电压8 VP-P,8 MHz保持不变时,通过改变微电极间距,发现微距为目标细胞直径的4—8倍时富集效率最高,为90%左右;当电极间距为20μm,改变进样速度,其他条件保持不变,发现进样流速为30-50μL/min时,富集效率最高,达到87%以上。