KEYENCE基恩士-『高速數(shù)碼顯微系統(tǒng)VW9000』應(yīng)用于研究生物芯片中液滴性能

• 關(guān)鍵詞： 基恩士　高速數(shù)碼顯微系統(tǒng)　VW9000　應(yīng)用　生物芯片　液滴性能

　　北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院工程力學(xué)系的劉趙淼教授的主要研究方向為微流體力學(xué)、計算流體力學(xué)、流-固耦合分析理論及其工程應(yīng)用，涉及微重力下液體界面行為特性研究、微流體系統(tǒng)內(nèi)流動與傳熱特性的基礎(chǔ)理論和數(shù)值研究、考慮滑移邊界的油膜潤滑理論基礎(chǔ)研究及應(yīng)用、燃燒與傳熱問題的基礎(chǔ)理論和數(shù)值研究等。
　　目前，劉趙淼實驗室以微通道內(nèi)的流動和混合特性為研究目標(biāo)。微通道形狀不同時，液滴的形成、速度狀況也不同，這正是他們關(guān)注的重點。
　　劉教授的一位碩士研究生正在使用VW9000研究微通道中液滴的行為特性。之前沒有VW9000時，她們使用PIV儀器做這種實驗，在PIV里加入熒光粒子，然后測定粒子的速度，以此得到液滴的速度。但這種儀器僅僅只能測速度，有了VW9000之后，除了測速度，還可以得到液滴的大小、形狀、形貌變化、時間等數(shù)據(jù)。同時，VW9000的精度也足夠高，人眼不能觀察的液滴形成過程能被抓拍下來，還可以做些其他實驗，如什么速度下會造成液滴的破裂等研究。目前該生物芯片的通道是500um，未來將會研究10um通道。

　　在半年的使用過程中，他們認為高速數(shù)碼顯微系統(tǒng)VW9000系列具有以下優(yōu)勢：
　　1、操作非常簡單，不需要太多培訓(xùn)，特別容易上手。
　　2、最大230,000 幀／秒的拍攝能力，以往的三維顯微系統(tǒng)無法觀察到的高速移動物體也能準確捕捉到。這樣，足夠抓取較快速度下的動態(tài)成像。
　　3、最高可以按照 4000 幀／秒的速度不降低拍攝解析度（ 640×480） 進行拍攝。加裝軟件，可以測量：速度、加速度等參數(shù)。
　　4、集成化程度高，不用單買電腦、軟件等。
　　5、得到的結(jié)果直觀，不僅可以提供理論數(shù)據(jù)，還能直接在屏幕上看到液滴的形貌、破裂情況等。
　　6、便攜，占地面積小。在一個偏重力學(xué)研究的實驗室，不乏大型儀器。這款VW9000占地面積少，節(jié)省了不少空間。

 
劉老師的學(xué)生在利用VW9000對生物芯片的通道做液滴行為觀察
 
動態(tài)分析三維顯微鏡VW9000下生物芯片的液滴行為實驗

　　未來的研究興趣，以及VW9000在該實驗室的使用拓展：
　　劉老師談到目前在微通道、液滴墜落方面，利用VW9000做出的結(jié)果非常好，與數(shù)值模擬的結(jié)果能對應(yīng)起來進行分析、論證。未來的研究興趣集中在微重力的領(lǐng)域，想在微重力方面做動態(tài)攝影，進一步拓展VW9000的使用范圍。
　　另一臺VHX1000，主要是做疲勞損傷、金相結(jié)構(gòu)，測量粗糙度等研究。

劉老師的學(xué)生在利用超景深顯微鏡VHX-1000對金相組織做三維重建

　超景深顯微鏡VHX-1000下金屬表面形貌圖像

　　問題與建議
　　1、實驗過程中底板顏色反光嚴重
　　答：打背光，后面放白板，會減少反光的影響。
　　2、彈性壁面的滑移速度是否可以測量，即液滴本身的速度與液滴摩擦點之間速度的差異。測試滑移的形成機理及滑移模型。
　　答：為基恩士產(chǎn)品更新提供新的方向和建議，我們將會和總部研發(fā)部門溝通，是否未來將有相應(yīng)的產(chǎn)品推出。

坐在VHX1000前的劉趙淼教授

　　劉趙淼教授的個人簡介
　　劉趙淼，女，1970年5月出生，工學(xué)博士，北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院工程力學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師，研究生院副院長，北京市“科技新星”（B類），北京市中青年骨干教師，中國力學(xué)學(xué)會徐芝綸力學(xué)優(yōu)秀教師，北京市熱物理與能源工程學(xué)會理事。1992年7月畢業(yè)于吉林大學(xué)應(yīng)用力學(xué)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位。1995年7月畢業(yè)于吉林大學(xué)計算力學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位。1998年7月畢業(yè)于北京理工大學(xué)機電工程系軍事化學(xué)與煙火技術(shù)專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。曾獲得教育部“國家留學(xué)基金”資助，于2004.9—2005.9在英國利茲大學(xué)機械工程學(xué)院做訪問學(xué)者，2006年入選北京市留學(xué)回國人員擇優(yōu)資助計劃。
　　主要研究方向為微流體力學(xué)、計算流體力學(xué)、流-固耦合分析理論及其工程應(yīng)用，包括：微重力下液體界面行為特性研究、微流體系統(tǒng)內(nèi)流動與傳熱特性的基礎(chǔ)理論和數(shù)值研究、考慮滑移邊界的油膜潤滑理論基礎(chǔ)研究及應(yīng)用、燃燒與傳熱問題的基礎(chǔ)理論和數(shù)值研究等。作為項目負責(zé)人主持研究了多項國家自然科學(xué)基金項目、國家973項目子課題、北京市教育委員會科技計劃重點項目、北京市自然科學(xué)基金項目、北京市科委科技新星項目，以及北京市教委科技發(fā)展項目等科研項目。參與了多項國家科技重大專項、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、北京市教委科技發(fā)展項目等縱向課題和航天集團等單位的橫向課題研究工作。發(fā)表論文60余篇、譯著1部。

　　主要科研項目
　?。?）  國家自然科學(xué)基金項目“薄膜蠕變流動特性的動力學(xué)分析”，項目批準號：10502002。2006.1—2008.12，項目負責(zé)人。
　?。?）國家973項目“高效節(jié)能的關(guān)鍵科學(xué)問題”之子課題“高溫空氣燃燒”，2001.1——2005.12，項目批準號：G2000026300，子項目負責(zé)人。
　?。?）國家自然科學(xué)基金項目“生物軟組織多物理耦合性能的基礎(chǔ)研究” 項目批準號：30470439，2005.1---2007.12，骨干。
　　（4）北京市科技新星項目“蓄熱式高溫低氧空氣燃燒系統(tǒng)的動力學(xué)分析”，2003.1---2005.12，負責(zé)人。
　?。?）北京市教委科技發(fā)展項目“互補型蓄熱高溫空氣燃燒系統(tǒng)的動力學(xué)分析”，2003.1---2005.12，負責(zé)人。
　?。?）北京市教委科技發(fā)展項目“纖維復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件系統(tǒng)”，2002.1---2004.12，骨干。
　?。?） 北京市自然科學(xué)基金項目“固相振蕩燃燒現(xiàn)象的非線性動力學(xué)研究”，1999.9---2001.9，項目批準號：1993007,負責(zé)人。
　?。?）北京市自然科學(xué)基金項目“超低速情況下柔性機械臂的非線性動力學(xué)問題的研究”，1999.9---2002.9，項目批準號：3992004，骨干。

　　主要發(fā)表論文
　?。?）Dynamical Analysis of Gravity-driven Thin Film over Substrates with   Topography, the 13th International Coating Science and Technology Symposium, September 10-13, 2006, Denver, Colorado
　?。?國內(nèi)高溫空氣燃燒技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，Vol. 32， No.7，614-621.
　　（3）Dynamic Analysis of the Process of Direction-Change in Restores Regenerative Burner，2006 International Symposium on Safety Science and Technology, Science Press.
　　（4）Dynamical Analysis on Gravity-driven thin film over a Wavy plate, 2005 International Symposium on Safety Science and Technology, 1252-1257，Science Press.
　　（5）Influence of Radiation on the Temperature in HTAC, 2005 International Symposium on Safety Science and Technology, 2276-2282.
　?。?）Numerical Analysis of HTAC System with Different Gas Inlet Direction, 2004 International Symposium on Safety Science and Technology, Shanghai,  “Progress in Safety Science and Technology”,2004,10, Shanghai.
　　（7）氧氣濃度和預(yù)熱溫度對逆向式高溫空氣燃燒系統(tǒng)影響的數(shù)值研究，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報,第30卷，145頁，2004
　　（8）Numerical analysis of transient temperature field in switch phase of high temperature restores regenerative burner, Annual Symposium on Beijing Mechanics Academy, 2003.
　?。?）逆向式高溫空氣燃燒過程的數(shù)值模擬，工業(yè)爐，2002，24（2），1-4
　?。?0）Safety analysis of non-isothermal three-variable auto-catalytic chemical kinetic model, International Symposium on Safety Science and Technology (ISSST), 2002
　?。?1）C6H12N4+Mg+KClO4+SrSO4系統(tǒng)的振蕩控制和安全分析，安全與環(huán)境學(xué)報，Vol.2，No.1，7-10，2002
　　（12）Global dynamics of a parametrically and externally excited thin plate, Nonlinear Dynamics, 24 (3): 245-268, 2001
　?。?3）線性熱反饋控制的兩變量放熱化學(xué)模型的非線性分析，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，Vol.27，No.4，406-411，2001
　?。?4）幾種工業(yè)薄殼結(jié)構(gòu)的分析與優(yōu)化設(shè)計，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，Vol.27，No.4，383-389，2001
　?。?5）凸肩接觸面光滑滑動時葉盤系統(tǒng)動力學(xué)特性分析，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，Vol.27，No.4，451-455，2001
　　（16）單晶硅化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器流場初探，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，Vol.27，No.4，483-485，2001
　?。?7）Finite element numerical simulation and optimization design of pot container, MSC 2000, Oct. 2000, Beijing.
　?。?8）Global dynamics of a parametrically and externally excited thin plate, Mechanics 2000, Aug. 2000, Beijing.
　　（19）具有平方和立方自催化反應(yīng)機制化學(xué)模型的非線性動力學(xué)分析，兵工安全技術(shù)，No.103，2000年第5期，15-20，2000
　?。?0）反應(yīng)NH4ClO4+Mg+K2Cr2O7的非線性化學(xué)動力學(xué)（I）—固相振蕩燃燒的實驗現(xiàn)象，化學(xué)學(xué)報，1999，Vol. 57（3）。
　　（21）反應(yīng)NH4ClO4+Mg+K2Cr2O7的非線性化學(xué)動力學(xué)（II）—固相振蕩燃燒的化學(xué)模型，化學(xué)學(xué)報，1999，Vol.57（4）。
　?。?2） 具有平方衰減項的平方自催化開放系統(tǒng)中的化學(xué)波研究，高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，1999，Vol. 20　（5），754。
　?。?3）CSTR中三變量連續(xù)放熱化學(xué)反應(yīng)模型的非線性分析，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，Vol. 3。
　　（24）固相振蕩燃燒模型的非線性化學(xué)動力學(xué)分析，非線性動力學(xué)學(xué)報，1999， Vol. 1。
　?。?5）Experimental study on oscillatory solid phase combustion, “Theory and Practice of Energetic Materials ”, Beijing Institute of Technology Press, Beijing, 1996, 341. （轉(zhuǎn)載自顯微鏡圖像網(wǎng)）