微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip),在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),它是微流控技术(Microfluidics)实现的主要平台,可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少,且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片,在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力,近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 芯片集成的单元部件越来越多,且集成的规模也归来越大,使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以 大量平行处理样品,具有高通量的特点,分析速度快、耗低,物耗少,污染小,分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升,被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。 廉价,安全,因此,微流控分析系统在微型化。集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。 我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年,但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势,我国具有世界上最大的微流控芯片市场,用中国的芯片产品占领这一市场是我国科学家责无旁贷的使命。现如今在网站中搜寻“微流控芯片”,便可以找到研发生产微流控芯片的企业和相关资料,
一篇讨论集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器的综述文章,很不错,是清华大学罗国安教授小组写的,大家可以看看![img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=25688]集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器研究和应用[/url]
[b]液态悬浮芯片系统[/b]是基于xMAP技术的新一代多检测能力,具有更快的结果获取时间和自动化能力,是高通量核酸和蛋白质的首选。 [img=液态悬浮芯片系统1]http://www.celll.cn/uploads/allimg/180724/1-1PH4103205543.jpg[/img]液态悬浮芯片系统,在国内也被称为“多功能流格”、“液体芯片分析系统”、“液体芯片”和“流动荧光探测器”、“多功能并行指标分析系统”、“(微)悬架阵列技术”等,是Luminex专利技术产品,是目前最高的高通量测试平台。 应用领域包括HLA组合、自身免疫性疾病检测、过敏原检测、基因突变检测、肿瘤标志物检测、HPV分型等诸多领域。 [b]技术原理:[/b]1. 用两种不同比例的荧光染料将直径5.6微米的聚苯乙烯微球染成不同的荧光色。目前已获得的荧光编码微球不超过100种。2. 针对不同对象的抗体分子或基因探针与特定编码微球共价交联,每个编码微球对应相应的检测项目。3. 首先对不同对象的荧光编码进行混合,然后将形成的复合物与标记荧光素结合,加入待测材料或待测扩增片段。4. 用两束激光对微球进行测序,一束激光确定微球的荧光编码,另一束激光测量微球上报告分子的荧光强度。 [img=液态悬浮芯片系统2]http://www.celll.cn/uploads/allimg/180724/1-1PH4103221Z8.jpg[/img][b]特点:[/b]1.[b]高通量、高速度:[/b]每一个微球都可以作为一个检测体,同时进行大量的生物检测。每次可检测到100个指标,样本量为10-20l。达到每小时10,000个测试,真正实现“高吞吐量”和“高速度”。2. [b]多功能性:[/b]xMAP技术可用于多种生物测试,包括免疫分析、基因分型、基因表达、酶分析等,可检测蛋白质和核酸。除临床应用外,还可用于科研、疾控中心、血站、农牧业、生物制药等领域3.[b]高灵活性:[/b]微球可与特定的探针、抗原或抗体连接,以满足不同客户的需求。4.[b]灵敏度高:[/b]检测极限可达0.01pg/ml。5.[b]重复性好:[/b]类都有相反的响应模式,每个指标都有1000-5000个反应单元,分析100次取中值。6.[b]高精度:[/b]检测范围为3.5 ~ 6个数量级,与ELISA和质谱高度一致。7.[b]低成本:[/b]低试剂用量的流动荧光可以有效降低临床应用的成本。 [b]产品介绍:[/b]1.采用50种微珠检测系统2.与普通ELISA检测相比,成本大大降低3.大大减小了设备尺寸,减少了实验台的占用 截至2009年1月,基于该技术平台开发的产品共计48种,[b]液态悬浮芯片系统[/b]指标约300项,通过了FDA的严格认证并进入临床应用。近20种用于宫颈癌筛查的肿瘤标志物和人乳头瘤病毒(HPV)已通过国家SFDA认证并进入临床应用。
现代航空航天系统内电子设备越来越多、越来越复杂,武器系统的数字化、信息化程度也在迅速提高,系统内各种设备之间非常需要获得具有高传输速率,高管理效率和高可靠性的数据互联方式。MIL-STD-1553B总线作为一种具有较高数据传输性能和管理效率、传输可靠的数据总线,已经发展为十分成熟并被广泛应用的通用化数据传输技术,在航空航天、武器装备等系统中广泛应用。 航天测控公司已掌握了1553B总线控制器数据链路层芯片内核技术,研制出了具有自主知识产权的1553B总线控制器芯片。该芯片能够工作在BC、RT、BM三种模式下,主要功能与DDC公司的BU-61580芯片兼容,但其数据传输速率比国外芯片大幅度提高,大大提高了数据传输性能和系统实时性,应用范围更加广阔。该芯片的研制成功将彻底改变1553B芯片及控制器产品依赖进口的局面,为建立新型武器装备机内高效率、高可靠总线信息传输与控制提供了技术支撑和保障。
中国在微流控芯片领域的水平和国外相差不大,而且中国已经有微流控芯片研发生产企业,在网上直接搜索“微流控芯片”便可以找到生产企业和微流控芯片相关资料文章。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip),在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),它是微流控技术(Microfluidics)实现的主要平台,可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少,且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片,在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力,近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统,将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上,加载生物样品和反应液后,采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动,形成微流路,于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中,对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统?微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构,如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等 。其中电压驱动的毛细管电泳(Capillary Electrophoresis , CE) 比较容易在微流控芯片上实现,因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道,在电渗流的作用下样品液在通道中泳动,完成对样品的检测分析,如果在芯片上构建毛细管阵列,可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来,进展很快?首台商品仪器是微流控芯片CE ( 生化分析仪,Aglient) ,可提供用于核酸及蛋白质分析的微流控芯片产品。 微流控芯片的特点 芯片集成的单元部件越来越多,且集成的规模也归来越大,使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以 大量平行处理样品,具有高通量的特点,分析速度快、耗低,物耗少,污染小,分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升,被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。 廉价,安全,因此,微流控分析系统在微型化。集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。 我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年,但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势,我国具有世界上最大的微流控芯片市场,用中国的芯片产品占领这一市场是我国科学家责无旁贷的使命。3月26日多名微流控领域的专家也将参加在上海举办的2015(第三届)先进体外诊断技术峰会,共同对微流控的先进技术进行总结和分析,对我国的微流控芯片研究领域进行更多的解读。相信经过不懈的努力,微流控芯片蓬勃的发展在我国很快将会到来。
微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。用于制作微流控芯片的加工技术大多继承自半导体工业,其加工过程工序繁多,且依赖价格高昂的先进设备。采用3D打印技术,可以显著简化微流控芯片的加工过程,在打印材料的选择上也非常灵活。http://www.whchip.com/upload/201702/1487123319960727.jpg3D打印基于毛细驱动的微流控芯片 浙江大学贺永及其研究团队提出了一种基于毛细驱动的3D打印微流控芯片(μ3DPADs),其无泵驱动的特点与现有的纸基微流控芯片类似。对于纸基微流控芯片来说,毛细驱动的优点是不需要外界泵驱动,体积小,成本低,非常适合于Point-of-Care(POC)系统等资源紧缺的应用场合。但毛细驱动的缺点是流动场都被动的由毛细力控制,无法实现复杂的流动控制及流场的可编程。通过3D打印可以将2D的纸基微流控芯片扩展到3D尺度。维数的增大带来的优势是我们可通过调控其流道深度来实现流速的可控(流场的可编程)。一系列的实验证实该微流控芯片是目前2D纸基微流控芯片的有效补充,该微流控芯片适合于希望以无驱方式简化流体驱动的同时又希望能实现一些复杂的流动控制。3D打印结合微流控芯片加速药物检测 弗吉尼亚理工大学-维克森林大学生物医学工程学院和科学研究所以及再生医学机构的助理教授Aleksander Skardal博士和Adam R Hall博士通过3D打印结合微流控芯片加速药物检测。具体来说,研究人员建立了一个三维装置,将肝细胞包围在一个可以模仿ECM的生物聚合物中。肝细胞被UV交联水凝胶溶液混合在一起,放入装置内,实施定域光聚合技术,在原位生成组织结构。使用水凝胶是因为它能“特殊模仿自然ECM的特性,”根据研究显示。该结构在装置内可保持7天稳定。研究人员随后用0-500mM的乙醇,与上述结构混合进行毒理学分析。研究人员发现,乙醇的量对细胞活力有系统的影响。此外,对肝功能的分析评估表明,增加乙醇暴露后,人体血清白蛋白和尿素的输出量有显着减少。3D打印“器官芯片”此外,生物3D打印技术在制造复杂3D人体组织结构方面具有潜力。微流控系统可以为3D 组织提供营养、氧气和生长因子,在实验室环境下重现各种疾病的微环境,可广泛应用于药物研发、致病机理研究、细胞发育机制探讨等领域。未来,先进的生物3D打印机不仅可以打印微流控平台,还可以同时在微流控平台中直接打印出定制化的微观人体组织。美国康涅狄格大学等机构的科学家在Towards Single-Step Biofabrication of Organs on a Chip via 3D Printing(通过3D打印技术进行器官生物芯片的一步制造)一文中描述到,传统的微流控芯片制造技术是劳动密集型的产业,不利于实验室进行芯片设计的快速迭代和快速制造。将3D打印技术用于制造微流控生物芯片则可以在几个小时内实现微型流体通道的快速制造,有利于设计的快速迭代,提高了基于微流控研究的跨学科性,并加速创新。
电泳微流控芯片是一种结合了电泳和微流控技术的创新型生物分析工具。该技术整合了微流体学的优势,通过微小尺度的通道、电场和高度灵活的流动控制,实现了对生物分子的高效分离、检测和分析。[align=center][img=图片]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/434f44d0-8ac9-452a-bfa1-fd7840c0c1cc.jpg[/img][/align][b]——技术原理——[/b]电泳原理:在电解质溶液中,位于电场中的带电离子在电场力的作用下,以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象。电泳微流控芯片技术可以分为两种主要类型:毛细管电泳和芯片上电泳。毛细管电泳利用单根毛细管作为分离通道,而芯片上电泳则将电泳所需的缓冲液、电极等组件集成到一个微流控芯片上,实现设备的微小化和自动化。这种集成化设计使得电泳微流控芯片具有高通量、高效率、低样品消耗和快速分离等优点。电泳微流控芯片的原理主要基于电场驱动下的带电粒子在微尺度流道中的迁移与分离。具体来说,电泳微流控芯片利用微加工技术在芯片上构建微米级的流道,这些流道用于容纳电泳缓冲液。当在芯片两端施加电场时,缓冲液中的带电粒子(如DNA、蛋白质等)会根据其电荷和电场方向发生迁移。不同带电粒子由于其电荷、质量和形状的差异,在电场中的迁移速度会有所不同,从而实现粒子的分离。[b]——应用领域——[/b]电泳微流控芯片的应用领域非常广泛,涵盖了多个重要的科学和工业领域。以下是其主要的应用领域:1、生物医学:在生物医学领域,电泳微流控芯片技术主要用于DNA片段、多肽、蛋白质等生物分子的分离和分析。它被认为是后基因时代中最有希望攻克蛋白质研究、基因临床诊断等科学难题的分离分析手段之一。此外,电泳微流控芯片技术也被用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url]反应,可以大大简化操作步骤,显著提高检测效率。2、新药物合成与筛选:电泳微流控芯片技术在新药研发过程中发挥着重要作用。它可以用于药物分子的分离和筛选,从而加速新药的研发进程。3、食品和商品检验:电泳微流控芯片技术可以用于食品中添加剂、污染物等的检测和分析,确保食品的安全和合规性。同时,它也可以用于商品的质量控制和检验。4、环境监测:在环境监测领域,电泳微流控芯片技术可用于水、土壤、空气等环境样本中有害物质的检测和分析,为环境保护和污染治理提供科学依据。5、刑事科学:电泳微流控芯片在法医学中具有重要的应用,特别是在DNA分离、检测和分析方面,对于个体身份的鉴定和犯罪现场的物证分析具有重要意义。6、其他科学领域:此外,电泳微流控芯片技术还广泛应用于军事科学、航天科学等其他重要科学领域,为这些领域的研究和发展提供了强大的技术支持。[b]——优势——[/b]1、高分辨率和快速分离:微流控芯片中的通道尺寸小,因此具有较高的分辨率和更快的分离速度。这使得它能够在短时间内准确地分离和识别出各种生物分子,如DNA、蛋白质等。2、低样品和试剂消耗:由于微流控芯片中的流体通道尺寸微小,所需的样品和试剂量大大减少。这既降低了分析成本,也减少了生物样本的浪费,对于珍贵的生物样本尤其重要。3、高通量分析能力:微流控芯片可以并行处理多个样品,实现高通量分析。这大大提高了分析效率,使得在短时间内能够处理更多的样本,适用于大规模的生物分子分析任务。4、易于集成和自动化:电泳微流控芯片可以与其他技术(如质谱联用)实现联合分析,进一步提高分析的准确性和灵敏度。此外,微流控芯片技术易于实现自动化,减少了人为操作的误差,提高了分析的准确性和可靠性。5、微型化和便携性:电泳微流控芯片采用微型化设计,使得整个分析系统更加紧凑和便携。这使得它可以在现场进行实时分析,无需复杂的实验室设备,为现场检测和即时分析提供了便利。[b]保利微芯公司简介[/b]保利微芯科技有限公司隶属中国保利集团公司,由保利置业集团有限公司投资,设计研发微流控生物芯片,公司具备技术先进的微流控生物芯片设计制造能力,已形成创新性的、技术领先的微流控芯片整体解决方案。可以承接国内外芯片设计、应用公司的微流控芯片生产订单,为即时诊断(POCT)、基因测序、环境保护、食品安全和科学研究等应用领域的客户提供有核心竞争力的高性价比芯片产品。[来源:保利微芯][align=right][/align]
问题描述:微流控芯片的组成部件有哪些?解答:[font=宋体]微流控芯片主要包括进样系统、控制系统、芯片及分析系统。进样系统常用注射泵、蠕动泵、气动泵、压力驱动泵和电场驱动,各类泵往往还需配备传感器。控制系统主要作用是监测流速,常用的包括流量计、流量平台、其它测量微流体流速的仪器。生物芯片本身一般的材质是石英、玻璃、聚合物(如[/font]PDMS[font=宋体]、[/font]PMMA[font=宋体])。芯片上设计有流体微通道,通道表面一般会进行特殊处理以满足不同应用需求。根据需求可选用不同分析系统。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》
GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]是最可靠的临床研究平台,也是唯一被FDA批准/ SFDA,试管和CE标志芯片系统,适用于临床检测基于RNA和DNA。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000 dx v . 2是扩大Affymetrix临床的基础装备,装备还包括FDA批准,试管和CE标志Affymetrix基因分析试剂和人类基因组U133 v2.0芯片,即利用人类基因组U133 v2.0 cGMP制造芯片的版本。 Affymetrix的临床工具包提供了一种进入市场的有效方法,使测试开发人员能够节省时间、金钱和监管风险。 Affymetrix的基因芯片技术已经得到了成千上万的研究人员的信任,在芯片应用中产生了高度可重复的结果。[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统1]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102HW11.jpg[/img] [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000Dx v.2 基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]适用于: [b]科研[/b] 自信地分析或研究宝贵的人类样品 [b]诊断检测的开发[/b] Affymetrix合作伙伴已经开发并商业化了一些获得FDA批准的体外诊断和符合CE-IVD的诊断检测 [b]常规检测[/b] 一个系统,多种应用[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统2]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102JYW.jpg[/img] [b]功能/应用范围:[/b] 1.基因功能研究 2.基因表达谱分析、基因诊断、序列分析 3.药物筛选与新药开发 4.基因多态位点及基因突变检测 5.其他方面的应用,如环境保护、农业和蓄牧业等领域的应用。 [b]主要附件:[/b] 专用芯片杂交箱640 全自动洗涤工作站 电脑 [b]主要技术指标:[/b] 扫描分辨率2.5微米,存储16bit图象,固态绿色激光器,检测波长570纳米。 [b]技术特色:[/b] 一、 1.强大的类比性 2.巨大的信息产出率 3.高度敏感性和专一性 4.高度重复性 5.微型化、自动化 6.哺育新的实验方法。 二、全基因组表达谱,基因组SNP检测。
微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上, 自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。报告介绍微流控芯片技术领域国际最新发展,结合报告人多年微流控芯片研发成果,介绍一套完整而独特的芯片制造工艺技术,以及多种不同应用的微芯片。
[b]微流控芯片光刻机[/b]专业为[b]微流控芯片制作[/b]而设计,用于[b]刻画制作微结构[/b]表面,全自动化和可编程操作,适合几乎所有常用材料。[b]微流控芯片光刻机[/b]采用多功能一体化设计理念,一台光刻机具有六个传统单一的表面刻划机器的功能,而且不需要无尘环境,用户安装使用不再需要单独建设超净间,从而大大提高用户的使用经济性和方便性。[b][url=http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html]微流控芯片光刻机[/url]特色[/b]可以根据用户的芯片衬底基片尺寸,形状和厚度进行调节。是一种无掩模光刻系统,具有两个易操作的软件,用户可以创建个人微结构图案,从单个微通道到复杂的微观结构都可以创建。具有技术突破性设计和灵活性优势,非常适合加工微纳结构用于MEMS,BioMEMS,微流控系统,传感器,光学元件,MicroPatterning微图案化,实验室单芯片,CMOS传感器和所有其他需要微结构的应用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/photolithography-MS10.JPG[/img]无掩模光刻系统可以快速而轻松地做出许多种微图案结构,从最简单到非常复杂的都可以。它的写入磁头装备有一个激光二极管(波长405纳米- 50毫瓦),光学扫描器和F-θ透镜(405纳米)。激光束根据设定微结构图案而运动。为了方便使用,较好的再现性和较高的质量,焦距是可以根据基片厚度进行调节的。图像采集期间可以使用控制面板调节焦距。几个基片厚度都可以使用。编程参数被保存以供以后使用,修改或其他用户使用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/microcontact-printing.JPG[/img]微流控芯片光刻机:[url]http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html[/url]
[size=16px][color=#339999][b]摘要:针对微流控芯片压力驱动进样系统中压力和流量的高精度控制,本文提出了国产化替代解决方案。解决方案采用了积木式结构,便于快速搭建起气压驱动进样系统。解决方案的核心是采用了串级控制模式,结合高精度的传感器、电气比例阀和PID控制器,通过压力和流量的双闭环PID控制回路可实现微流控芯片内液体流量的高精度控制。另外,解决方案具有强大的拓展功能,可进行手动、自动、程序和周期控制,同时也具备芯片的温度控制功能。[/b][/color][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][b][size=18px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 微流控芯片是将成百上千的微流道集成于以平方厘米为单位的芯片上,以实现样本的制备、分离、筛选、检测等功能,其特点在于可以用极少量的检测样本有效地完成各类检测,可取代常规的生化实验平台。微流控芯片中的微流道内径非常细小,可以实现低至1微米的空间细胞操作精度,因此在向微流道中进样时,对于流量的控制要求非常高。[/size][size=16px] 目前的微流控进样系统,主要是一些国外进口产品,如法国FLUENT公司基于传统的压力控制元件生产的MFCS-EZ流体驱动-精密压力控制器性能比较优良,达到稳定的时间可低至100ms,压力稳定误差小于0.1%,但价格昂贵;美国ELVEFLOW公司基于压电效应设计的OB1 MK3压力控制器性能更加优异,达到稳定的时间可低至35ms,压力稳定误差小于0.01%,但其功耗较高,售价更为昂贵。[/size][size=16px] 为了实现对微流控芯片内微流体压力和流量的高精度自动控制,特别是为了实现国产化替代,本文提出了一种压力和流量的串级控制解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 压力驱动的微流量精密控制工作原理[/b][/color][/size][size=16px] 微流控芯片中气压驱动进样系统的工作原理非常简单,如图1所示,即采用可调气压作为驱动力,控制一个装有液体的封闭容器中的气体压力实现液体驱动,控制液体向微流控芯片进行充注。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.微流控芯片压力驱动进样系统工作原理图,500,267]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306271542286750_971_3221506_3.jpg!w690x369.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 压力驱动进样系统工作原理图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 充液过程中随着流阻的变化,负载也在不断改变,为保证流经微流控芯片液体流量的恒定在设定值,对应的驱动压力也应随时进行调节。[/size][size=16px] 在微流控芯片气压驱动进样系统中,针对不同的应用场景和要求,目前国外产品普遍采用了两种控制技术,一种是对驱动压力进行控制的开环控制技术,另一种是同时对压力和流量进行控制的闭环控制技术。[/size][size=16px] 如图2所示,在仅对驱动气压进行控制的进样系统中,是在进气端口增加了一个压力调节器。此压力调节器中集成了压力传感器、阀门和PID控制器,通过对高压气源的减压控制,由此用来精密调节和控制密闭容器上部的气体压力。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=02.微流控芯片进样系统纯压力控制工作原理图,600,248]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306271541131358_1798_3221506_3.jpg!w690x286.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 微流控芯片进样系统纯压力控制工作原理图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图2可以看出,这种纯压力控制方式尽管可以调节微流控芯片内液体的流量,但无法获知具体流量是多少,这样一种开环控制形式更无法对液体流量进行高精度控制。[/size][size=16px] 为实现对微流控芯片内液体流量的精密控制,在上述开环控制形式的基础上,通过增加液体流量计和PID控制器,与压力调节器组成一个闭环控制回路,如图3所示。在此闭环控制回路中,PID控制器检测流量传感器信号并与设定值进行比较,通过PID控制算法计算后向压力调节器输出控制信号,压力调节器对进气气压进行调节,最终使微流控芯片内的液体流量在设定值处恒定。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.微流控芯片进样系统压力和流量串级控制工作原理图,600,289]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306271541419942_6786_3221506_3.jpg!w690x333.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 微流控芯片进样系统压力和流量同时控制工作原理图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图3可以看出,这种压力和流量同时控制的工作原理采用了一个非常典型的PID串级控制(级联控制)结构,即压力调节器作为压力控制的PID辅助控制回路,同时压力调节器作为执行器与流量传感器和PID控制器构成PID主控制回路。这种PID串级控制结构常用于高精度控制领域中,所以采用这种串级控制方法可以实现微流体压力驱动进样系统流量的高精度调节和控制。需要说明的是流量传感器可以布置在微流控芯片的进口端或出口端,具体可以根据微流控芯片的具体结构来进行选择。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 从上述微流控芯片压力驱动进样系统的串级控制工作原理可知,采用串级控制方式在理论上可实现流量的高精度控制,而要实现这种高精度控制,还需要相应的硬件配置提供保证。为此,本解决方案提出的硬件系统结构如图4所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=04.微流控芯片进样系统压力和流量串级控制系统结构示意图,650,366]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306271542005587_5164_3221506_3.jpg!w690x389.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图4 微流控芯片进样系统压力和流量串级控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图4所示的系统中,为实现高精度的压力和流量控制,解决方案中的关键部件配置如下:[/size][size=16px] (1)流量传感器:需根据流量的范围和控制精度需要选择合适的流量传感器,目前市场上有多种国内外的液体流量传感器可供选择。同时要求传感器具有相应的模拟量信号输出。[/size][size=16px] (2)压力调节器:压力调节器可选择电气比例阀,同样需要根据压力调节范围选择相应的型号。另外尽可能采用高精度和高速电气比例阀,特别是更快速度的压电式电气比例阀。[/size][size=16px] (3)超高精度PID控制器:在测量精度和控制精度都满足要求的前提下,主回路PID控制器精度将最终决定流量控制精度,如果PID控制器精度不够,则无法发挥传感器和压力调节器的精度优势。为了,本解决方案选择了超高精度的PID控制器,其具有24位AD、16位DA和采用双精度浮点运行的0.01%最小输出百分比。另外,此控制器具有PID参数自整定功能,并带有标准MODBUS通讯协议的RS485接口,可方便与上位计算机连接。[/size][size=16px] 通过上述高精度器件的配置,可很方便的搭建起微流控气压驱动进样系统并实现高精度的压力和流量控制。另外,采用超高精度PID控制器的高级功能,还可实现以下拓展功能:[/size][size=16px] (1)采用自带的计算机软件,可通过上位计算机直接进行界面操作,无需再进行编程。[/size][size=16px] (2)采用远程设定点功能,可实现手动旋钮调节方式的压力和流量控制。[/size][size=16px] (3)同样采用远程设定点功能以及外置一个周期信号发生器,可对压力和流量按照设定周期和幅度进行周期性变化。[/size][size=16px] (4)采用正反向控制功能以及外置一个TEC半导体制冷模组,可实现对微流控芯片的加热和制冷控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过此解决方案模块式结构以及高精度器件的配置,可灵活和快速搭建起微流控芯片进样系统,并可在很高的精度上实现微流控芯片压力驱动进样系统中的压力和流量控制。[/size][size=16px] 另外,依此解决方案所搭建的压力和流量控制系统还具有强大的拓展功能,可满足各种微流控芯片气压驱动进样系统的使用,完全可以替代进口产品,同时也为后续多通道微流控压力驱动进样系统的国产化替代奠定的技术基础。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align]
型号:VKL06 / 品牌:永嘉微电/VINKA封装:SSOP24 / 年份:新年份原厂工程服务,技术支持 (C36-10)[img=,690,215]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021459316022_7714_6207987_3.png!w690x215.jpg[/img][font=&][color=#333333]简述:VKL060 SSOP24是一个点阵式存储映射的LCD驱动器,可支持最大60点(15SEGx4COM)的 LCD屏。单片机可通过I2C接口配置显示参数和读写显示数据,可配置4种功耗模式,也可通 过关显示和关振荡器进入省电模式。其高抗干扰,低功耗的特性适用于水电气表以及工控仪表类产品。 [/color][/font][img=,690,512]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021459572442_4888_6207987_3.png!w690x512.jpg[/img][img=,690,566]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021459570432_4139_6207987_3.png!w690x566.jpg[/img][img=,690,601]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021500390578_6880_6207987_3.png!w690x601.jpg[/img]RAM映射LCD控制器和驱动器系列:VK1024B 2.4V~5.2V 6seg*4com 6*3 6*2 偏置电压1/2 1/3 S0P16 省电模式VK1056B 2.4V~5.2V 14seg*4com 14*3 14*2 偏置电压1/2 1/3 SOP24 省电模式VK1056C 2.4V~5.2V 14seg*4com 14*3 14*2 偏置电压1/2 1/3 SSOP24 省电模式VK1072B 2.4V~5.2V 18seg*4com 18*3 18*2 偏置电压1/2 1/3 SOP28 省电模式VK1072C 2.4V~5.2V 18seg*4com 18*3 18*2 偏置电压1/2 1/3 SOP28 省电模式VK1072D 2.4V~5.2V 18seg*4com 18*3 18*2 偏置电压1/2 1/3 SSOP28 省电模式VK1088B 2.4V~5.2V 22seg*4com 22*3 22*2 偏置电压1/2 1/3 QFN32(4*4mmPP=0.4mm)超小体积VK1128C 2.4V~5.2V 32seg*4com 32*3 32*2 偏置电压1/2 1/3 QFN48 (5*5mmPP=0.35mm)超小体积VK0192M 2.4V~5.2V 24seg*8com 偏置电压1/4 LQFP44 省电模式VK0256 2.4V~5.2V 32seg*8com 偏置电压1/4 QFP64 省电模式VK0256B 2.4V~5.2V 32seg*8com 偏置电压1/4 LQFP64 省电模式VK0256C 2.4V~5.2V 32seg*8com 偏置电压1/4 LQFP52 省电模式VK0384 2.4V~5.2V 48seg*8com 偏置电压1/4 LQFP64 省电模式VK1621 2.4V~5.2V 32seg*4com 32*3 32*2 偏置电压1/2 1/3 LQFP44(QFP44正方形)/LQFP48/SSOP48/SDIP28;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 省电模式VK1622 2.4V~5.2V 32seg*8com 偏置电压1/4LQFP44/LQFP48/LQFP52/LQFP64/QFP64;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 省电模式VK1623 2.4V~5.2V 48seg*8com 偏置电压1/4 LQFP100/QFP100;DICE/DIE 裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 省电模式VK1625 2.4V~5.2V 64seg*8com 偏置电压1/4 LQFP100/QFP100;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 省电模式VK1626 2.4V~5.2V 48seg*16com偏置电压1/5 LQFP100/QFP100;DICE/DIE裸片(绑定COB) 省电模式————————————————————————————————————高抗干扰LCD液晶控制器及驱动系列:VK1C21A 2.4~5.2V 32seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线/4线通讯接口 SSOP48;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21B 2.4~5.2V 32seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线/4线通讯接口 LQFP48;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21C 2.4~5.2V 32seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线通讯接口 LQFP44;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21D 2.4~5.2V 18seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线通讯接口 SOP28 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21DA 2.4~5.2V 18seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线通讯接口 SSOP28 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21E 2.4~5.2V 14seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线通讯接口 SOP24 高抗干扰/抗噪/低功耗VK1C21EA 2.4~5.2V 14seg*4com 偏置电压1/2 1/3 3线通讯接口 SSOP24 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21A 2.4~5.5V 20seg*4com 16*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 SOP28;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21AA 2.4~5.5V 20seg*4com 16*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 SSOP28;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21B 2.4~5.5V 16seg*4com 12*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 SOP24;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21BA 2.4~5.5V 16seg*4com 12*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 SSOP24;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21C 2.4~5.5V 12seg*4com 8*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 SOP20;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C21D 2.4~5.5V 8seg*4com 4*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 NSOP16;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C22A 2.4~5.5V 44seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 LQFP52;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C22B 2.4~5.5V 40seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 LQFP48;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C23A 2.4~5.5V 56seg*4com 52*8 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 LQFP64;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C23B 2.4~5.5V 36seg*8com 偏置电压1/3 1/4 I2C通讯接口 LQFP48;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C24A 2.4~5.5V 72seg*4com 68*8 60*16 偏置电压1/3 1/4 1/5 I2C通讯接口 LQFP80;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗VK2C24B 2.4~5.5V 56seg*4com 52*8 44*16 偏置电压1/3 1/4 1/5 I2C通讯接口LQFP64;DICE/DIE裸片(绑定COB);COG(绑定玻璃) 高抗干扰/抗噪/低功耗————————————————————————————————————超低功耗LCD液晶控制器及驱动系列:VKL060 2.5~5.5V 15seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 SSOP24 超低功耗/抗干扰VKL075 2.5~5.5V 19seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 SSOP28 超低功耗/抗干扰VKL128 2.5~5.5V 32seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 LQFP44 超低功耗/抗干扰VKL144A 2.5~5.5V 36seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 TSSOP48超低功耗/抗干扰VKL144B 2.5~5.5V 36seg*4com 偏置电压1/2 1/3 I2C通讯接口 QFN48(6*6超小体积) 超低功耗/抗干扰————————————————————————————————————静态显示LCD液晶控制器及驱动系列:VKS118 2.4~5.2V 118seg*1com 偏置电压 -- 4线通讯接口 LQFP128 可视角大,对比度好,不闪烁VKS232 2.4~5.2V 116seg*2com 偏置电压1/1 1/2 4线通讯接口 LQFP128 可视角大,对比度好,不闪烁————————————————————————————————————(永嘉微电/VINKA原厂-FAE技术支持,主营LCD驱动IC; LED驱动IC; 触摸IC; LDO稳压IC; 水位检测IC)LCD驱动、液晶显示IC、LCD显示、液晶显示、显示LCD、段码液晶屏驱动、LCD液晶显示、段码屏LCD驱动、LCD显示驱动芯片、LCD显示驱动IC、液晶驱动原厂、LCD屏驱动、液晶屏驱动、驱动LCD、驱动液晶、LCD驱动控制器、液晶显示驱动原厂、段码LCD驱动、液晶段码屏驱动、液晶显示驱动芯片、点阵式液晶显示驱动、点阵式液晶显示IC、液晶驱动IC、液晶驱动芯片、LCD芯片、液晶芯片、液晶驱动控制器、液晶IC、段码驱动显示IC、笔段式液晶驱动、LCD液晶显示驱动、液晶LCD显示驱动、段码屏驱动厂家、段码驱动IC、段码驱动芯片、段码屏显IC、LCD显示IC、笔段式LCD驱动、LCD显示芯片、段码屏显示IC、段码屏显示芯片、LCD段码液晶驱动、段码LCD液晶驱动、段码驱动原厂、液晶显示芯片、段式液晶驱动、段码显示IC、LCD液晶屏驱动、笔段LCD驱动、LCD段码屏驱动、液晶屏驱动IC、液晶屏驱动芯片、液晶段码LCD驱动、液晶LCD段码驱动、LCD驱动器、液晶驱动电路、LCD驱动IC、断码LCD驱动、段码屏驱动原厂、LCD驱动厂家、LCD屏驱动IC、点阵式LCD驱动、LCD屏驱动芯片、点阵段码屏驱动、点阵液晶屏驱动、段码液晶驱动芯片、段码屏驱动、LCD驱动原厂、LCD驱动芯片、LCD段码驱动、LCD液晶驱动、液晶驱动IC原厂、液晶显示驱动IC、点阵LCD驱动、段式LCD驱动、LCD显示驱动、液晶显示驱动、段码液晶驱动
[color=#000099]摘要:在微流控芯片进样、化学反应进样和长时间药物注射领域,都需要能提供正负气压可精密控制的压力控制器。本文特别针对微流控芯片进样对多通道压力控制器的技术要求,提出了相应的解决方案,并详细介绍了方案中多通道气路结构、控制方法、气体流量调节阀、压力传感器和PID控制器等内容和技术指标。通过此解决方案,完全能够满足各种微流体控制对多通道压力控制器的要求。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#000099]一、背景介绍[/color][/size]在微流控芯片进样、化学反应进样和长时间药物注射领域,都需要能提供正负气压可精密控制的多通道压力控制器,并且通过气体压力来控制流体的流量或流速。图1所示为这种压力控制器在微流控芯片进样中的典型应用。[align=center][img=微流控芯片用压力控制器,690,318]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206271559098143_8354_3384_3.png!w690x318.jpg[/img][/align][align=center]图1 多通道压力控制器在微流控芯片进样中的典型应用[/align]在微流控芯片进样中,要求压力控制器需具备以下几方面的功能:(1)多通道,每个通道可独立控制和操作。(2)每个通道都可按照编程设定输出相应的正负压力。(3)正负压力控制范围:绝对压力1Pa~0.5MPa(表压-101kPa~0.6MPa)。(4)压力控制精度:0.1%~1%。 针对上述微流控芯片进样对压力控制器要求,本文提出了相应的解决方案,并详细介绍了方案中多通道气路结构、控制方法、气体流量调节阀、压力传感器和PID控制器等内容和技术指标。通过此解决方案,完全能够满足各种微流体控制对多通道压力控制器的要求。[size=18px][color=#000099]二、解决方案[/color][/size]本文所提出的解决方案是实现在1Pa~0.7MPa绝对压力范围内的精密控制,控制精度极限可达到0.1%。即提供一个可控气压源解决方案,采用双向控制模式的动态平衡法,结合高精度步进电机和微小流量电动针阀、高精度压力传感器和多通道PID控制器,气压源可进行高精度的各种真空压力的可编程输出,同时也可用于控制不同的流体流量。本文所涉及的解决方案,主要针对用于微流控芯片进样用多通道正负压力控制器,这主要是因为微流控芯片所用压力基本在一个标准大气压附近变化,相应的多通道压力控制器相对比较简单。而对于更低压力,如气压小于1kPa绝对压力的多通道控制,要实现精密控制则整个压力控制器将十分复杂。微流控芯片进样用多通道压力控制器工作原理如图2所示。[align=center][img=微流控芯片用压力控制器,690,350]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206271559436818_6219_3384_3.png!w690x350.jpg[/img][/align][align=center]图2 微流控芯片进样用多通道压力控制器工作原理图[/align]微流控芯片进样用多通道压力控制器的工作原理为:(1)多通道压力控制包括多个控制通道,每个控制通道包括正压气源、进气调节阀、出气调节阀、抽气泵和PID控制器单元。其中的正压气源和抽气泵提供足够的负压和正压能力,并且可以多通道公用。同样,多通道压力控制器也公用一个进气调节阀。需要注意的是,由于微流控进样所需的负压气压值较大并接近一个标准大气压,对于微流控芯片进样的压力控制,只需固定进气调节阀的开度,近靠调节出气阀开度极可实现正负压的精密控制,因此可以公用一个进气调节阀。如果要进行较低负压气压值(较高真空度)的精密控制,配置恰恰相反,每一通道配置的进气阀进行调节,但可以公用一个抽气阀。(2)精密压力控制原理基于密闭空腔进气和出气的动态平衡法。多通道压力控制器的每一个通道都是典型闭环控制回路,其中PID控制器的每一通道采集相应通道的真空压力传感器信号并与此通道的设定值进行比较,然后调节相应通道的进气和抽气调节阀开度,最终使此通道传感器测量值与设定值相等而实现该通道真空压力的准确控制。(3)为了覆盖负压到正压的所要求的真空压力范围,需要配置一个测试量程覆盖要求范围内的高精度绝对压力传感器,如果一个压力传感器无法覆盖全量程,则需要增加压力传感器数量来分段覆盖。采用绝对压力传感器的优势是不受各地大气气压变化的影响,无需采取气压修正,更能保证测试的准确性和重复性。(4)绝对压力传感器对应所覆盖的真空压力范围输出数值从小到大变化的直流模拟信号(如0~10VDC)。此模拟信号输入给PID控制器,由PID控制器调节进气阀和排气阀的开度而实现压力精确控制。(5)当控制是从负压到正压进行变化时,一开始的进气调节阀开度(进气流量)要远小于抽气调节阀开度(抽气流量),通过自动调节进出气流量达到不同的平衡状态来实现不同的负压控制,最终进气调节阀开度逐渐要远大于抽气调节阀开度,由此实现负压到正压范围内一系列设定点或斜线的连续精密控制。对于从正压到负压压的变化控制,上述过程正好相反。[size=18px][color=#000099]三、方案具体内容[/color][/size]解决方案中所涉及的正负压力控制器的具体结构如图3所示,主要包括正压气源、电动针阀、密闭空腔、压力传感器、高精度PID控制器和抽气泵。[align=center][img=微流控芯片用压力控制器,690,393]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206271602023624_9954_3384_3.png!w690x393.jpg[/img][/align][align=center]图3 微流控芯片进样用多通道正负压力控制器结构示意图[/align]在图3所示的正负压力控制器中,每个通道都对应一密闭空腔,每个密闭空腔上的外接接口作为此通道的压力输出口。密闭空腔左右安装两个NCNV系列的步进电机驱动的微型电动针阀,电动针阀本身就是正负压两用调节阀,其绝对真空压力范围为0.0001mbar~7bar,最大流量为40mL/min,步进电机单步长为12.7微米,完全能满足小空腔的正负压精密控制。由此,压力控制器中的每个通道可实现正负压任意设定点的精确控制,也可以从正压到负压的压力线性变化控制,也可以从负压到正压的压力线性变化控制。微流控芯片进样过程中一般要求微小正负压控制,要求是在标准大气压附近的真空压力精确控制,如控制精度为±0.5%甚至更小,一般都需要采用调节抽气阀的双向动态模式,即通过控制器使得进气口处电动针阀的开度基本不变,同时根据PID算法来调节排气口处的电动针阀开度。由于进气阀的开度基本处于固定状态,使得微流控芯片进样所用的多通道压力控制器可以公用一个调节进气流量的电动针阀。另外,所有通道都需要具备抽气功能,抽速也是一固定值,因此多通道压力控制器也可以公用一个抽气泵。在微流控芯片进样过程中压力控制,除了上述恒定进气流量调节抽气流量的控制方法之外,决定压力控制精度的因素还有压力传感器、PID控制器和电动针阀的精度。本方案中的PID控制器采用的是24位AD和16位的DA,电动针阀则是高精度步进电机,因此本解决方案的测试精度主要取决于压力传感器精度,一般至少要选择0.1%精度的压力传感器。在微流控芯片进样过程中,往往会要求密闭容器在正负压范围内进行多次往复变化和按照设定曲线进行控制,因此本方案采用了可存储多个编辑程序的PID控制器,每个设定程度是一条多个折线段构成的曲线,由此可实现正负压往复变化的自动程序控制。在本文所述的解决方案中,为实现正负压的精密控制,如图3所示,针对负压的形成配置了抽气泵。抽气泵相当于一个负压源,但采用真空发生器同样可以达到负压源的效果,负压源采用真空发生器的优点是整个系统只需配备一个正压气源,减少了整个系统的造价、体积和重量,真空发生器连接正压气源即可达到相同的抽气效果。[size=18px][color=#000099]四、总结[/color][/size]本文所述解决方案,完全可以实现微流控芯片进样系统中压力的任意设定点和连续程序形式的精密控制,并且可以达到很高的控制精度和速度,全程自动化。本方案除了自动精密控制之外,另外一个特点是系统简单,正负压控制范围也可以比较宽泛,整个系统小巧和集成化,便于形成小型化的检测仪器。本文解决方案的技术成熟度很高,方案中所涉及的电动针阀和PID控制器,都是目前特有的标准产品,其他的压力传感器、抽气泵、真空发生器和正压气源等也是目前市场上常见的标准产品。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
一.简介在微流控芯片通道网络中,流体主要做层流流动,因此当两种或多种不同试剂流入同一通道时,各试剂能够保持各自流型不变,而只在相与相接触面上发生反应或分子扩散现象,形成的浓度梯度具有较高的稳定性和重现性,且通过改变通道网络的构型设计及初始液流的浓度和组合顺序,可以获得一系列复杂的浓度梯度,利用微流控浓度梯度芯片可以模拟外界环境,建立化学物质浓度梯度,在细胞以及个体水平上研究生物体对外界环境变化的反应。该技术已广泛应用于药物筛选,模式生物趋化,毒性评价等研究领域。二.应用领域药物筛选随着新药开发技术的发展,对新药化合物的活性实验从早期的验证性实验已经逐渐转变成筛选性实验,即所谓的药物筛选。借助于组合化学和计算化学的发展,人们开始有能力在短时间内合成和分离多种化合物,因而在现代新药开发过程中药物筛选已经成为新药开发过程中的重要环节之一。微流控浓度梯度芯片进行药物筛选实验时,与传统多孔板技术相比,省去了配置和分配多种药物不同浓度溶液的繁杂操作,大大简化了细胞铺板、上药、洗涤、标记等操作过程,在显著减少细胞和试剂耗量的同时,进行高通量地删选。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011649_598843_3091062_3.png模式生物趋化模式生物能对液体和空气中传播的化学物质产生反应,感受到微摩尔浓度范围的水溶性引发剂和挥发性物质,从而产生趋向或回避行为。能否成功的提供可控的浓度梯度成为研究模式生物趋化行为的关键。微流控浓度梯度芯片能够自由控制和创建化学物质浓度梯度,形成浓度梯度时间短,提供的实验条件重复性高等特点,成为研究模式生物趋化行为的有利工具。file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1223.tmp.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011650_598844_3091062_3.png毒性评价微流控浓度梯度芯片能够生成不同的化学因子浓度梯度作用于海洋微藻、斑马鱼等受试对象,通过受试对象在不同浓度化学因子刺激下,将其生化反应作为反馈信号进行化学因子毒性评价。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011650_598845_3091062_3.png我们提供的浓度梯度芯片基于层流扩散的原理,形成的浓度梯度具有较高的稳定性和重现性,与传统的“圣诞树”型浓度梯度生成器生成的相对单一的浓度梯度不同,我们可以通过改变通道网络设计,生成包括线性、指数等多种浓度梯度。图1为线性八梯度芯片示意图,其中Input(A)为样本溶液入口,Input(B)为缓冲溶液入口,样本溶液次第向下与缓冲溶液混合形成浓度梯度,出口处浓度见表1。芯片上集成浓度梯度生成器的同时,可以按照客户需求集成多功能培养单元。在材料的选择方面,可以提供PMMA、玻璃、PDMS等多种材质供用户选择。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011650_598846_3091062_3.png 图1.微流控线性八梯度芯片示意图 表1.线性八梯度浓度梯度芯片出口处浓度出口12345678浓度0(1/7)C(2/7)C(3/7)C(4/7)C(5/7)C(6/7)CC注:C为样本溶液浓度。表征结果使用PMMA材质的线性八梯度芯片进行荧光表征,图2为通入流量均为1μL/min的FITC水溶液和去离子水在芯片出口处形成的荧光图,使用Image-pro软件进行荧光强度分析。从图中可以看出,出口荧光强度保持良好的线性关系。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011651_598847_3091062_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607011652_598848_3091062_3.png 图2.线性八梯度芯片荧光表征使用说明1.Input(A)流量等于Input(B)流量;2.样本溶液与缓冲溶液为黏度相近的稀溶液;3.注液时需先将通道中注满缓冲溶液避免通道中产生气泡;4.入口流量小于2μL/min.
芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译 摘要 制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外,我们还对组成和方法的优缺点进行了评论,同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本,以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后,我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学(Penn)和Albert Einstein学院医学部(AECOM)制作了高速,高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的,第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是(1)最终以合理的价格,用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达,(2)发展以芯片为基础的绘图方法,(3)兼顾硬件和超作方法,尽可能地提高灵敏度。 玻片的优势 一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面,探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样,玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先,DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二,玻璃是一种耐用的材料,能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三,玻璃不是多孔材料,使杂交的容量能保持在最小,因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四,由于材料的低荧光性,不会有背景的影响。最后,两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记,在一片芯片上同一个反应中同时孵育;尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 芯片需要大量的探针固定(或排列)在玻片上,这里我们描述了AECOM芯片,扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息,请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 自动化装置性质 AECOM点样仪,Albert,产生高密度的分隔的矩阵,矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 设计特点 机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本,12支点样笔同时升起,每个点样笔收集了250-500nl溶液,在每块玻片上放置0.25-1nl,产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的,能进行连续的点样,每一点避免与相邻的点接触,每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上(Newport公司),允许放置大量的显微镜玻片,微量滴定板,三个洗涤装置和一个干燥装置。 洗涤装置是个固定的容器,装有蒸馏水,两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后,机械手要来回摇动点样笔(大约5Hz)来增加清洁程度。虽然我们认为没必要,但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器(Sear公司,美国),接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕,保持局部真空。 所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台,精密螺旋驱动地机械滑动,高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆,避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性,能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动,使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动,控制点样笔的方向,允许在最小的阻力下精确地纵轴运动,以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝,允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴,以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持,保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割,在尖端分成两部分,每部部分5μm。 这个系统由可视基础程序控制的,在Microsoft Windous NT环境下运行,软件提供:印刷程序具体化;完成系统校正;显示真正地时间位置、速度和产生的错误;与其他功能参数一样重要的随动系统;动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力,并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用,交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题,打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。
芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译 摘要 制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外,我们还对组成和方法的优缺点进行了评论,同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本,以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后,我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学(Penn)和Albert Einstein学院医学部(AECOM)制作了高速,高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的,第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是(1)最终以合理的价格,用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达,(2)发展以芯片为基础的绘图方法,(3)兼顾硬件和超作方法,尽可能地提高灵敏度。 玻片的优势 一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面,探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样,玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先,DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二,玻璃是一种耐用的材料,能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三,玻璃不是多孔材料,使杂交的容量能保持在最小,因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四,由于材料的低荧光性,不会有背景的影响。最后,两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记,在一片芯片上同一个反应中同时孵育;尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 芯片需要大量的探针固定(或排列)在玻片上,这里我们描述了AECOM芯片,扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息,请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 自动化装置性质 AECOM点样仪,Albert,产生高密度的分隔的矩阵,矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 设计特点 机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本,12支点样笔同时升起,每个点样笔收集了250-500nl溶液,在每块玻片上放置0.25-1nl,产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的,能进行连续的点样,每一点避免与相邻的点接触,每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上(Newport公司),允许放置大量的显微镜玻片,微量滴定板,三个洗涤装置和一个干燥装置。 洗涤装置是个固定的容器,装有蒸馏水,两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后,机械手要来回摇动点样笔(大约5Hz)来增加清洁程度。虽然我们认为没必要,但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器(Sear公司,美国),接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕,保持局部真空。 所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台,精密螺旋驱动地机械滑动,高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆,避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性,能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动,使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动,控制点样笔的方向,允许在最小的阻力下精确地纵轴运动,以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝,允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴,以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持,保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割,在尖端分成两部分,每部部分5μm。 这个系统由可视基础程序控制的,在Microsoft Windous NT环境下运行,软件提供:印刷程序具体化;完成系统校正;显示真正地时间位置、速度和产生的错误;与其他功能参数一样重要的随动系统;动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力,并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用,交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题,打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。
据新华社华盛顿5月24日电 美国加州大学戴维斯分校的研究人员日前报告说,他们开发出一种可检测潜伏性结核病的微流控芯片,其优点是成本更低且更快速可靠。 目前对潜伏性结核病检测主要基于伽马干扰素,后者是免疫系统细胞制造的一种抗病化学物质。目前市面上常用的检测方法要求将送检者的血液样品交给实验室,而且样品通常只能使用一次。 研究人员将能与伽马干扰素结合的一小段单链DNA片段涂在一片金晶片上,然后将这个晶片植入芯片中,后者含有为血液样本准备的微小通道。如果伽马干扰素存在于血样中,它就会与DNA结合,并触发一个可被医生读取的电信号。因此,如果芯片读出高浓度的伽马干扰素,送检者即可被确诊为潜伏性结核病患者。 研究人员说,已就这一技术申请专利,并希望美国食品和药物管理局能批准这一新的检测技术投入使用。(记者任海军)
在微流控芯片制作过程中, 封装是一个重要步骤。优良的封装技术可以提高芯片的寿命,可靠性和降低环境对产品性能的影响。在微流控芯片封装工艺中,常见的问题是芯片粘接中的空隙, 引线键合中较低的键合强度, 塑料封装后的界面剥离等等。所有这些问题均与材料的表面特性有关。等离子封合(键合)硅片+PDMS、玻璃+PDMS、PDMS+PDMS热压封合(键合)PMMA+PMMA、PC+PC胶粘封合(键合)玻璃+PMMA、PMMA+PMMA阳极封合(键合)硅片+玻璃、硅片+硅片化学处理封合(键合)PDMS+PMMA、PMMA+PMMA其他非常材质封合(键合)铌酸锂基底和PDMS芯片封合
万通水分滴定仪因漏液将交换单元的芯片腐蚀坏了,买一个价格特别高,能在系统中设置交换单元的体积吗?原来老的电位滴定仪是不需要芯片的。
1 原位光刻合成寡聚核苷酸原位光刻合成技术是由Affymetrix公司开发的,采用的技术原理是在合成碱基单体的5'羟基末端连上一个光敏保护基。合成的第一步是利用光照射使羟基端脱保护,然后一个5'端保护的核苷酸单体连接上去,这个过程反复进行直至合成完毕。使用多种掩盖物能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列,在合成循环中探针数目呈指数增长。某一含n个核苷酸的寡聚核苷酸,通过4×n个化学步骤能合成出4n个可能结构。例如:一个完整的十核苷酸通过32个化学步骤,8个小时可能合成65,536个探针。 2 原位喷印合成 芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似,不过芯片喷印头和墨盒有多个,墨盒中装的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致,因此不需要特殊制备的化学试剂。 3 点样法 点样法是将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。采用的机器人有一套计算机控制三维移动装置;多个打印/喷印针的打印/喷印头;一个减震底座,上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置;针洗涤装置。打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。直接打印时针头与芯片接触,而在喷印时针头与芯片保持一定距离。打印法的优点是探针密度高,通常1平方厘米可打印2,500个探针。缺点是定量准确性及重现性不好, 打印针易堵塞且使用寿命有限。喷印法的优点是定量准确,重现性好,使用寿命长。缺点是喷印的斑点大,因此探针密度低,通常只有1平方厘米400点。国外有多家实验室和公司研究开发打印/喷印设备,目前有一些已经商品化。军事医学科学院目前正在利用打印/喷印技术进行生物芯片的研究和开发,预计2年内将有用于实验室研究或临床诊断的基因芯片产品问世。 4 电子芯片电子芯片是由美国Nanogen公司开发的,目前国内清华大学和复旦大学也在开发这一技术。这种芯片为带有阳电荷的硅芯片、芯片经热氧化,制成1mm(1mm的阵列、每个阵列含多个微电极,在每个电极上通过氮化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将链连接亲和素的琼脂糖覆盖在电极上,在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。电子芯片的最大特点是杂交速度快,可大大缩短分析时间。制备复杂、成本高是其不足。 5 三维芯片三维芯片是由美国的Packard、摩托罗拉、Argonne国家实验室三家机构与俄罗斯Engelhardt分子生物学研究所合作开发的一种芯片技术。三维生物芯片的实质上是一块显微镜载玻片,其上有10,000个微小聚乙烯酰胺凝胶条,每个凝胶条可用于靶DNA,RNA和蛋白质的分析。先把已知化合物加在凝胶条上,用3cm长的微型玻璃毛细管将待测样品加到凝胶条上。每个毛细管能把小到0.2nl的体积打到凝胶上。以上几家机构构合作研究的生物芯片系统具有其它生物芯片系统不具有的几个优点。一是凝胶条的三维化能加进更多的已知物质,增加了敏感性。二是可以在芯片上同时进行扩增与检测。一般情况下,必须在微量多孔板上先进行PCR扩增,再把样品加到芯片上,因此需要进行许多额外操作。本芯片所用凝胶体积很小,使PCR扩增体系的体积减小1,000倍(总体积约纳升级),从而节约了每个反应所用的PCR酶(约减少100倍)。三是以三维构象形式存在的蛋白和基因材料可以其天然状态在凝胶条上分析,可以进行免疫测定,受体-配体研究和蛋白组分析。 6 流过式芯片(flow-thru chip) Gene Logic 正在开发一种在芯片片基上制成格栅状微通道,Gene Logic设计及合成特定的寡核苷酸探针,结合于微通道内芯片的特定区域。从待测样品中分离DNA或RNA并对其进行荧光标记,然后,该样品流过芯片,固定的寡核苷酸探针捕获与之相互补的核酸,采用Gene Logic's信号检测系统分析结果。流通式芯片用于高通量分析已知基因的变化,其特点在于(1)敏感性高:由于寡核苷酸吸咐表面的增大,流过式芯片可监测稀有基因表达的变化;(2)速度快:微通道加速了杂交反应,减少了每次检测所需时间;(3)价格降低:由于采用了特殊的共价化学技术将寡核苷酸吸咐于微通道内,使每一种流过式芯片可反复使用多次,从而使其成本降低。
现在做生物传感器的,生物芯片的,微流控芯片的人非常多,有的时候觉得大家对于这些东西的界限似乎不是分得很开,希望自己对于这个领域的小小体会能够给大家帮助!生物传感器:利用生物元件(酶、核酸、细胞、组织等)对特定物质的生物识别功能,通过将这种识别转化成声光电磁信号,对该物质进行分析的器件。个人感觉现在做生物传感器大部分局限在电化学上面,可能是因为电化学的仪器比较容易集成。生物芯片/微流控芯片:似乎现在有的人对于生物芯片与微流控芯片的区别不是很明白,特此将比较一下两者的区别:生物芯片和微阵列芯片的意思应该是一样的,但是生物芯片并不是一个被广大学者认同的名词,主要是一些媒体在报道的时候为了简单和通俗使用了这个词,所以专业上来讲,生物芯片应该叫做微阵列芯片。其发展历史比较悠久,而且现在已经有商品化的产品。微流控芯片是通过微加工的方法制作出微米级别的通道,通过通道的设计将分析的各种基本过程如样品前处理,分离,分析检出集成在一个小小的基片上,她也叫做芯片实验室。这个的发展要晚于微阵列芯片,现在有很多的研究不仅仅局限在分析化学领域。对于微尺度上的流体行为,流体的操作也是物理学研究的热点,是一个交叉了物理、化学、生物、计算机、微加工等领域的学科。国内做的比较好的是浙江大学的方肇伦院士,国外有很多组,以后我会不断增加!
产品品牌:永嘉微电/VINKA产品型号:VKD233HH封装形式:SOT23-6概述:VKD233HH具有1个触摸按键,可用来检测外部触摸按键上人手的触摸动作。该芯片具有 较高的集成度,仅需极少的外部组件便可实现触摸按键的检测。 提供了1路输出功能,可通过IO脚选择输出电平,输出模式。芯片内部集成了稳压电路, 提供稳定的电压给触摸检测,可减少按键检测错误的发生,提高了可靠性。 此触摸芯片具有环境变化自校准功能,低待机电流,宽工作电压等特性,为各种单触摸 按键+IO输出的应用提供了一种简单而又有效的实现方法。(C26-180)[img=,555,229]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309221512453686_3859_6034453_3.png!w555x229.jpg[/img]特点:? 工作电压 2.4-5.5V? 待机电流 1.5uA/3V? 工作电流 4.0uA/3V? 低压复位功能(LVR)? 内置触摸检测专用稳压电路? 触摸输出响应时间:工作模式 46mS ,待机模式160mS? 通过AHLB脚选择输出电平:高电平有效或者低电平有效? 通过TOG脚选择输出模式:直接输出或者锁存输出? 各触摸通道单独接对地小电容微调灵敏度(0-50pF)? 触摸防呆功能,最长输出时间约16S? 上电0.5S内为稳定时间,禁止触摸? 根据环境变化自校准参数? 封装SOT23-6L(3mm x 3mm PP=0.95mm)[img=,555,376]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309221513110142_9105_6034453_3.png!w555x376.jpg[/img][img=,555,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309221513114021_3983_6034453_3.png!w555x358.jpg[/img]标准触控IC-电池供电系列:VKD223EB 工作电压/工作电流/待机电流:2.0V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:SOT23-6;DICE/DIE 裸片(绑定COB) 低功耗[align=left]VKD223B 工作电压/工作电流/待机电流:2.0V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 低功耗[/align][align=left]VKD233DG/HG 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:DFN6(2*2超小体积) 低功耗[/align][align=left]VKD233DB/HB 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 低功耗[/align][align=left] [/align][align=left]VKD233DH/HH 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 低功耗/长按16S复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD233DS/HS 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/---(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式46ms @VDD=3V 封装:DFN6(2*2超小体积) 长按16S复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD233DR/HR 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/1.5μA(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式46ms,低功耗模式160ms @VDD=3V 封装:DFN6(2*2超小体积) 低功耗/长按16S复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD233DQ/HQ 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/4.0μA/---(3V) 感应通道数:1 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式46ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 长按16S复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD233DM/HM 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/5.0μA/---(3V) 感应通道数:1 输出方式:开漏输出(低有效) 最长响应时间快速模式46ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 长按16S复位[/align][align=left]VKD232C 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:2 输出方式:直接 输出(低有效) 最长响应时间快速模式46ms,低功耗模式220ms @VDD=3V 封装:SOT23-6 低功耗/长按16S复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD104BR/CR 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:2 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式46ms,低功耗模式160ms @VDD=3V 封装:SOP8 低功耗[/align][align=left] [/align][align=left]VKD104BR-3H/VKD104CR-3H 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:3 输出方式:直接/锁存输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式160ms @VDD=3V 封装:SOP8 低功耗[/align][align=left] [/align][align=left]VKD104 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:4 输出方式:直接/锁存/开漏输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式160ms @VDD=3V 封装:DICE/DIE裸片(绑定COB) 低功耗;可选择长按16S复位/不复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD104BC/CC 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:4 输出方式:直接/锁存/开漏输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式160ms @VDD=3V封装:SOP16 低功耗;可选择长按16S复位/不复位[/align][align=left] [/align][align=left]VKD104CB/SB 工作电压/工作电流/待机电流:2.4V-5.5V/13μA/2.5μA(3V) 感应通道数:4 输出方式:直接/锁存/开漏输出 最长响应时间快速模式60ms,低功耗模式160ms @VDD=3V封装:SSOP16 低功耗;可选择长按16S复位/不复位[/align][align=left]————————————————————————————————————[/align][align=left](永嘉微电/VINKA原厂-FAE技术支持,主营LCD驱动IC; LED驱动IC; 触摸IC; LDO稳压IC; 水位检测IC)[/align][align=left]触摸触控芯片、触摸感应芯片、触摸检测芯片、触控感应芯片、触控检测芯片、电容式触摸芯片、电容式触控芯片、触摸芯片、触控芯片、单键触摸、单键触控、触摸触控IC、触摸感应IC、触摸检测IC、触控感应IC、触控检测IC、电容式触控IC、电容式触摸IC、触摸IC、触控IC、触摸按键、触摸调光、触控按键、触控调光、触控滑条、触摸滑条、专业触摸芯片、触摸方案、触摸感应芯片原厂、触摸感应方案原厂、触感触控方案原厂、触控触感方案原厂、电容式触控IC原厂、电容式触控IC原厂、触摸感应IC原厂、单键/单通道触摸芯片、2/两键触摸触控芯片;3/4/5/6/7/8/9/10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20键触摸芯片、抗干扰水位检测、抗干扰液位检测、抗干扰液体检测、抗干扰水检IC、抗干扰水检芯片、水位检测芯片、水位检测IC、液位检测芯片、液位检测IC、液体检测芯片、液体检测IC、水位液位检测芯片、水位液位检测IC、液位水位检测芯片、液位水位检测IC[/align][align=left]注:具体参数请以最新PDF为准,型号众多未能一一介绍,欢迎索取PDF/样品。[/align]
技术参数 1.MPI-M型电致化学发光检测仪—多功能化学发光检测仪: * 测量动态范围:大于5个数量级 * 测量精度优于0.05% 2.MPI-A/B型多功能化学发光检测器: * 波长范围:300—650nm * 灵敏度:SP1000A/Lm 3.MPI-M型微流控芯片化学发光检测仪—数控多路高压电源: * 输出路数:4路(BF型) * 输出电压:0—2000V/路 * 输出电流:0—2mA/路 * 高压接出方式:输出、断开、接地 * 输出电流保护控制:0—2mA * 设置程序步:10步 技术文章 此仪器没有任何技术文章 主要特点 应用领域: * 微流控芯片化学发光分析。 仪器介绍 微流控洗片发光检测是近几年发展迅速的一种新型检测方法,它将微流控芯片进样与化学发光检测相结合,可用于微流控芯片化学发光等科学试验。 MPI-M型微流控芯片化学发光检测仪系结合微流控芯片进样与化学发光检测于一体的多测试界面、多分析参数、多控制部件系统集成仪器。它可同时对被测样品实现微流控芯片进样控制与化学发光实时检测,并同步显示化学发光信号、微流控芯片进样状态并对其进行详细分析。
芯片高低温测试机运行是具有制冷和加热的仪器设备,无锡冠亚芯片高低温测试机采用专门的制冷加热控温技术,温度范围比较广,可以直接进行制冷加热,那么除了加热系统,制冷系统运行原理如何呢? 压缩空气制冷循环:由于空气定温加热和定温排热不易实现,故不能按逆向循环运行。在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向循环的两个定温过程,故可视为逆向循环。工程应用中,压缩机可以是活塞式的或是叶轮式的。 压缩蒸汽制冷循环:压缩蒸汽的逆向制冷循环理论上可以实现,但是会出现干度过低的状态,不利于两相物质压缩。为了避免不利因素、增大制冷效率及简化设备,在实际应用中常采用节流阀(或称膨胀阀)替代膨胀机。 压缩蒸汽制冷循环采用低沸点物质作制冷剂,利用在湿蒸汽区定压即定温的特性,在低温下定压气化吸热制冷,可以克服上述压缩空气、回热压缩空气循环的部分缺点。 芯片高低温测试机吸收式制冷循环:吸收式制冷循环利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性,使制冷剂在较低的温度和压力下被吸收剂吸收,同时又使它在较高的温度和压力下从溶液中蒸发,完成循环实现制冷目的。 芯片高低温测试机是可供各种行业使用,比如:制药、化工、工业、研究所、高校等行业中使用,当然,无锡冠亚的其他制冷加热控温设备使用的范围也比较广。
问题描述:微流控芯片可以集成哪些前处理步骤?解答:[font=宋体]微流控芯片可以融合样本处理纯化、反应标记、分离等前处理。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》
基因芯片技术及其研究现状和应用前景生物芯片技术是随着“人类基因组计划”(human genome project,HGP)的进展而发展起来的,它是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一,它融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术,具有重大的基础研究价值,又具有明显的产业化前景。生物芯片技术包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片、以及元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。本文主要讨论基因芯片技术,它为“后基因组计划”时期基因功能的研究提供了强有力的工具,将会使基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破,该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。1、基本概念基因芯片(gene chip)也叫DNA芯片、DNA微阵列(DNA microarray)、寡核苷酸阵列(oligonucleotide array),是指采用原位合成(in situ synthesis)或显微打印手段,将数以万计的DNA探针固化于支持物表面上,产生二维DNA探针阵列,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测或医学诊断,由于常用硅芯片作为固相支持物,且在制备过程运用了计算机芯片的制备技术,所以称之为基因芯片技术。2、技术基本过程2.1 DNA方阵的构建选择硅片、玻璃片、瓷片或聚丙烯膜、尼龙膜等支持物,并作相应处理,然后采用光导化学合成和照相平板印刷技术可在硅片等表面合成寡核苷酸探针;或者通过液相化学合成寡核苷酸链探针,或PCR技术扩增基因序列,再纯化、定量分析,由阵列复制器(arraying and replicating device ARD),或阵列机(arrayer)及电脑控制的机器人,准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上,再由紫外线交联固定后即得到DNA微阵列或芯片。2.2 样品DNA或mRNA的准备从血液或活组织中获取的DNA/mRNA样品在标记成为探针以前必须进行扩增提高阅读灵敏度。Mosaic Technologies公司发展了一种固相PCR系统,好于传统PCR技术,他们在靶DNA上设计一对双向引物,将其排列在丙烯酰胺薄膜上,这种方法无交叉污染且省去液相处理的繁锁;Lynx Therapeutics公司提出另一个革新的方法,即大规模平行固相克隆(massively parallel solid-phase cloning)这个方法可以对一个样品中数以万计的DNA片段同时进行克隆,且不必分离和单独处理每个克隆,使样品扩增更为有效快速。在PCR扩增过程中,必须同时进行样品标记,标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等。2.3 分子杂交样品DNA与探针DNA互补杂交要根据探针的类型和长度以及芯片的应用来选择、优化杂交条件。如用于基因表达监测,杂交的严格性较低、低温、时间长、盐浓度高;若用于突变检测,则杂交条件相反。芯片分子杂交的特点是探针固化,样品荧光标记,一次可以对大量生物样品进行检测分析,杂交过程只要30min。美国Nangon公司采用控制电场的方式,使分子杂交速度缩到1min,甚至几秒钟。德国癌症研究院的Jorg Hoheisel等认为以肽核酸(PNA)为探针效果更好。2.4 杂交图谱的检测和分析用激光激发芯片上的样品发射荧光,严格配对的杂交分子,其热力学稳定性较高,荧光强;不完全杂交的双键分子热力学稳定性低,荧光信号弱(不到前者的1/35~1/5),不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜,或落射荧光显微镜等检测到,由计算机软件处理分析,得到有关基因图谱。目前,如质谱法、化学发光法、光导纤维法等更灵敏、快速,有取代荧光法的趋势。3、应用3.1 测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列,这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列,准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异,结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间,提示了二者在进化上的高度相似性。3.2 基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列(其中14个为完全序列,31个为EST),检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平,用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交,经激光共聚焦显微扫描,发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异,而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列,来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异,发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达,11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后,用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。3.3 基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱,就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点,将成为一项现代化诊断新技术。例如,Affymetrix公司,把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上,制成P53基因芯片,将在癌症早期诊断中发挥作用。又如,Heller等构建了96个基因的cDNA微阵,用于检测分析关节炎、风湿性关节炎(RA)相关的基因,以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在,肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3.4 药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍,基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段,它能够大规模地筛选、通用性强,能够从基因水平解释药物的作用机理,即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再用mRNA 构建cDNA表达文库,然后用得到的肽库制作肽芯片,则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。或者,利用RNA、单链DNA有很大的柔性,能形成复杂的空间结构,更有利与靶分子相结合,可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上,然后与靶蛋白孵育,形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物,可以筛选特异的药物蛋白或核酸,因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中,Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸,并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物,实验表明,这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选,靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高,成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步,美国很多制药公司已开始前期工作,即正在建立表达谱数据库,从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。[/
http://img.dxycdn.com/cms/upload/userfiles/image/2012/02/19/1329475333_small.jpg将微芯片植入皮下控制释放药物似乎是属于未来时代的异想天开,而新近发表在科学转化医学杂志(Science Translational Medicine)上的一个研究告诉我们,芯片植入給药时代正离我们的生活越来越近。芯片药物核心技术已有15年的研发历史,而该研究是首次在人体内进行无线控制释放给药系统的测试。研究人员为罹患骨质疏松症的女性腰部植入芯片,药物释放经远程控制激活。研究结果表明,芯片药可控制释放正确的药量,而且没有副作用。该创新项目曾在美国科学促进协会(AAAS)年会中进行交流讨论。美国麻省理工学院(MIT)Robert Langer教授为设计人员之一,他认为药物芯片的可编程性将为人类医学的发展开辟新纪元。本研究芯片药物被用于治疗骨质疏松症,但其应用远不止于此,还可用于改善其他诸多疾病的治疗,比如多发性硬化症,疫苗给药,以及用于肿瘤治疗和疼痛管理等。程序化给药系统合作著作人Robert Farra博士介绍称,芯片药采用了生物相容性材料,内部包括电子元件及载药芯片,总体积大约为5cm*3cm*1cm,与一台心脏起搏器的大小相仿。指甲盖大小的芯片与一系列微小的、被单独密封的药物“小井”相连,小井中所盛的药物为甲状旁腺激素制剂特立帕肽(一种对抗骨质疏松的药物)。药物小井的顶端由一层铂钛合金所制的薄膜覆盖,在一股小电流作用下,薄膜破裂,一次用药所需药量便释放出来。因具有可编程性,给药时间可以控制,剂量亦可提前设定,给药及相应剂量亦可由无线电信号远程触发。Michael Cima教授说,当芯片药中的微处理器发出发射电流的指令,被电流击中的薄膜会在25微秒内分解,然后药物可选择性进入其周围的毛细血管最后入血。该芯片药在丹麦7名65-70岁妇女中进行测试。研究结果表明,芯片药释放特立帕肽同现行通用的注射笔给药方式一样有效,虽然没有正式评估药物疗效,但使用者已有骨形成改善的迹象。同时,没有发现相关的副作用。该研究起始于麻省理工学院,目前由一家独立出的公司Microchips Inc负责开发。公司正致力于扩大系统容量以便装载更多的药物。本研究中每个芯片药中仅有20个药物小井,公司认为未来药物小井装载量可达数百个,但产品上市至少还需要五年时间。应用前景看好加州大学圣迭戈分校生物工程系的John Watson教授对此研究发表评论并指出了设备需要改进之处。他说,本研究中有一例患者体内的芯片药发生了故障,该患者为第8名患者,未纳入研究分析中,其芯片仅释放出20个药物井中的一个。好在其他7名患者体内的芯片药全部释放。但芯片药通过美国国家食品药品监督管理局(FDA)的批准并达到本研究所提到的临床应用前景可能还需要多年时间。英国国立骨质疏松症学会的护士Julia Thomson认为,虽然这个研究很小,但成果却非常令人兴奋,甲状旁腺激素治疗方法的缺陷在于患者需要每天自己注射用药,依从性差,很多患者会因为繁琐的每日注射用药而放弃,这种植入设备开创了一种全新的甲状旁腺激素的给药方法,无疑会改善患者的用药依从性。目前自我管理式日注射设备深受欢迎,相信未来自动给药系统也会大行其道。马萨诸塞州的研究人员称,最终的设想是,开发一种将装载多种不同药物的芯片与敏感元器件结合的设备,可感知机体状况的变化并给于相应的药物治疗。
方肇伦老师的微流控分析芯片,分享给大家。有兴趣的朋友可以学习。好大一本书···上传不了。需要的联系我
摘 要:电力系统中高压开关柜的一次开关设备工作状态、温湿度控制、高压带电指示等功能一般是由信号灯和独立的电气元件实现的,这势必会带来集成度低、配线复杂、可靠性差的缺点。本文介绍了一种开关柜智能测控装置,适用于3~35kV户内高压开关柜,用于一次开关设备状态模拟显示、高压带电指示、防凝露温湿度控制、电参数测量等,大大提高了开关柜操控和测显的集成度和智能化程度。关键词:MC9S08AW32;开关柜;一次系统图;智能测控装置Abstract: According to the survey, working state of the switching device, control of temperature and humidity and high-voltage live instruction are usually achieved by some signal lamps and several independent electronic devices in a high-voltage switchboard of power system, which will inevitably bring about the shortcomings of low integration, complex wiring, and lower reliability. An intelligent monitoring and control device for switchboard named ASD is introduced in this paper, which is used in 3 ~ 35kV indoor high voltage switchboard. The device is used for the indicate of switching device status, high-voltage live instructions, anti-condensing temperature and humidity control, electrical parameter measurement and so on, which is highly increased the integration and intelligence of manipulation and measurement of the switchboard.Key words: MC9S08AW32; switchboard ; primary system diagram; intelligent monitoring and control device0 引言 开关柜一般有断路器(负荷开关)、隔离刀闸、接地刀闸等一次开关设备。在运行或调试中,监测这些一次开关设备状态是至关重要的。在传统的开关柜上,一般使用信号灯来指示这些状态的,这样做显示不直观,且接线不方便。开关柜智能测控装置将一次设备状态显示与开关柜的一次方案图相结合,LED显示器件置于一次方案图中设备符号所处位置,电路状态一目了然,生动直观,如图1 同时集成的高压带电显示、自动温湿度控制、电参数测量功能使开关柜盘面简洁大方,降低二次接线工作量。1 硬件设计方法1.1 设计平台 中央处理器采用Freescale公司的第一款基于高度节能型S08核的器件MC9S08AW32高性能单片机,该单片机片上资源丰富,支持BDM片上调试功能,片内集成看门狗电路,抗干扰能力突出,具有业内最佳的EMC性能。CPU总线频率最高可达20MHz,最高运行速率可达40MHz。丰富的片上资源:32KB在线可编程FLASH存储器,内部时钟发生器,带有2个可编程定时器,丰富的I/O口:双SCI口,SPI、I2C等接口,极大的方便了硬件的扩展。 电能计量芯片采用美国ADI公司的高精确度三相电能测量芯片ADE7758。该芯片的测量精度高,功能强大。该IC内嵌高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器( DSP),具有数字积分、数字滤波、实用电能监测、计量功能。芯片带有一个SPI串行口、有功电能脉冲输出、无功电能脉冲输出,可用于各种三相系统中有功功率、无功功率、电能、电压电流有效值的测量以及以数字方式校正系统误差所必须的信号处理电路。 ADE7758为各相提供系统校准功能,包括有效值偏移校准、相位校准、功率校准。1.2 设计框图 装置硬件电路设计框图如下,整个系统以MC9S08AW32为核心,按功能可划分为中央处理单元、电源模块、电压电流采样及运算、开关量控制模块、温湿度采集模块、人机交互模块、通讯模块等。1.3 部分电路1.3.1 中央处理单元 中央处理单元电路图如图3所示,CPU对采样信号进行处理计算,根据测量得到的电流、电压、温湿度值与预先设定的各种保护数值进行对比,由此来判断开关柜的电压电流是否正常、温湿度状况是否正常,若不正常则输出相应的告警信息。外部扩展了铁电存储器,用于存储一些重要的参数,即使以后升级程序也不会丢失先前的重要数据。1.3.2 开关量控制模块 开关量控制模块包括开关量输入和告警输出,其电路图如图4所示。开关量输入经光电耦合接入CPU;告警由GPIO口经光电耦合器连接到继电器输出。开关量输入设有8路,依次对应一次图中的断路器合、断路器分、手车工作位置、手车试验位置、接地刀位置以及弹簧储能指示,其余预留。开关量输入对应一次图可编程设置。开关量输出设有6路,依次输出加热器1、加热器2、风扇、告警、照明、闭锁的状态。1.3.3 人机交互单元 本装置高端产品的人机交互界面采用LCD液晶显示模块。LCD采用128*128点阵显示,初始界面为电参量显示界面,通过按键输入进入菜单设置界面,菜单选项均采用中文显示界面,使得操作直观易懂。通过菜单选项可以设置诸如接线方式、电压变比、电流变比、告警定值、通信地址波特率等参数。低端产品则采用双排四位LED数码管显示来温湿度信息及各种可编程信息。用户可根据实际需要进行设置各种告警定值参数、通信地址波特率等。1.4 评述 本装置采用的电源模块为开关电源模块。该电源模块输入电压为AC90~285V或DC100~300V,输入频率45~60Hz,输出电压稳定、故障率小,输出纹波<1%,转换效率≥75%。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用,具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。 温湿度传感器采用SHT10,该系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片,具有超快响应、抗干扰能力强等优点,提供全标定的数字输出。CPU与SHT10采用串行接口,在传感器信号的读取及电源损耗方面,都做了优化处理。 高压带电显示模块由高压带电传感器输入电信号,由此判断此高压柜是否带电。由于母线电压较高,所以高压带电显示电路采用了各种过压保护、隔离保护器件来确保装置内部电路的正常工作。 此外,本装置还集成有操控功能、人体感应功能、语音防误提示功能等。2 软件设计流程 系统软件设计包括主程序、通讯模块2个部分。 主程序完成上电或复位初始化,电能芯片初始化,其他外设初始化,温湿度测量,读取电参数,电量计算,状态显示及报警处理,LCD显示刷新及按键处理等功能,程序设计流程如图5。 CPU初始化主要指对CPU的特殊状态寄存器SFR进行配置,设置I/O口的输入输出状态及初始状态,读取铁电寄存器数据等;电能芯片初始化主要指对ADE7758功能寄存器的配置;主程序其余部分则是对各项功能的完成,只有合理安排程序流程来完成这些功能,装置才能可靠工作。 通讯模块以中断方式实现,主要完成接收数据,协议处理等功能。通讯协议采用标准MODBUS-RTU规约,便于上位机的通讯,与其他网络仪表组网使用,实现对开关柜状态的实时监测。3 实现的技术指标及性能 ASD系列开关柜智能测控装置的技术指标见表1。产品设计时采用优异的电磁干扰PCB设计技术,生产时经过整机带电老化与出厂检验测试,确保了产品的长期工作的稳定性和可靠性。 表1 ASD装置技术指标技术参数指标输入网络三相三线、三线四线频率45~60 Hz[t