自供热复合磁吸式微流控纸芯片加热层的研究

目前，基于酶抑制法设计的多层农残检测微流控纸芯片内置加热层以生石灰遇水放热为供热原理，放热不稳定，泄露后影响酶抑制检测反应正常进行。针对以上问题，以选择安全稳定的铁粉电氧化反应作为供热原理，设计自供热复合磁吸式微流控农残检测纸芯片的加热层，保证酶反应时所需温度，并兼顾供热效果、成本与纸芯片体积。对加热层参数进行优化，结果表明：进水区直径为20mm,混合粉末中包含铁粉1.00g、活性炭0.10g、NaCl0.20g,进水量为100μL;误差补偿后的相对误差为4.0%。加热层释放热量基本可以满足茶叶收获时期在室内进行酶抑制检测的温度需求，在解决纸基微流控纸芯片需外置供温设备问题的同时更加安全稳定，有利于实现自动化、便捷化农药残留检测。     

基于微通道乳化技术的单分散大豆分离蛋白乳状液制

以大豆分离蛋白为乳化剂,采用微通道乳化技术制备单分散乳状液,研究乳状液粒子的成粒特性.结果表明:当大豆分离蛋白的pH值为6～8时,微通道乳化技术能够成功制备单分散的乳状液,但是随着pH值的增大,粒子的单分散性增强.当pH值为7时,单分散乳状液的粒子平均粒径为43.4 μm,变异系数为4.3%.大豆分离蛋白的微通道乳化特性与其等电点相关,当pH值低于等电点时,蛋白质分子的正电性与微通道板的负电性相互作用影响蛋白质溶液的乳化特性,导致乳化不成功.分散相流速明显影响制备乳状液粒子的粒径和分散性,当分散相的流速从0.6 L/(m2·h)增加至12 L/(m2·h)时,乳状液粒子的粒径增大,单分散性降低.     

水稻病害孢子多光谱衍射识别与病害源定位方法研究

水稻真菌病害主要依赖真菌孢子在空气中进行传播。然而各种水稻病害孢子的形态相近,传统孢子捕捉仪和显微图像法难以对其进行区分。为了能够准确识别目标病害孢子并进行病害源定位,提出了一种水稻病害孢子多光谱衍射识别与病害源定位方法。为了解决传统衍射方法无法识别形态相似的缺点,设计了一种大视场、无透镜的多光谱衍射成像传感器。通过分析病害孢子衍射指纹图谱,解析稻瘟病菌、稻曲病菌孢子多光谱衍射成像特征规律。融合孢子的形态特征和吸收特性,提出指纹分离强度和相对峰差两个特征参数,建立孢子的多光谱衍射识别模型。通过仿真计算实验分析孢子传播规律,耦合环境信息建立孢子传播过程中的扩散模型。在无定向风及有定向风条件下分析孢子的空间分布情况,提出病害爆发源迭代质心定位算法。实验结果表明,本文方法对水稻病害孢子的识别率达到98.5%,对无定向风条件下的定位误差最低为4.9%,对有定向风条件下的定位误差最低为7.1%。     

基于衍射重构技术的作物真菌病害孢子微型检测装置

为了解决现有孢子检测系统体积大、成本高等问题,提出了一种基于衍射重构技术的作物真菌病害孢子检测方法。根据惠更斯-菲涅尔原理、角谱理论,利用衍射成像复合重构计算设计了一种包含富集、进样机构的真菌病害孢子检测系统。该系统可以定时完成富集、进样、拍摄、重构和检测等操作,并通过重构算法实现对真菌病害孢子原像的重建,根据重构后的图像提取面积(Area)、细度(Thinness ratio)两个重要形态学特征,对稻瘟病孢子进行检测识别。实验结果表明,所设计装置对稻瘟病孢子的检测结果与人工显微镜识别结果高度线性相关,决定系数为0. 99,平均检测误差为5. 91%,具有较好的准确性。     

基于磁控分离的水产致病菌微流控检测方法

针对当前水产致病菌传统检测方法中存在目标菌分离难、检测时间长、自动化程度低等问题,提出了一种基于磁控分离的水产致病菌微流控检测方法。设计了具有自动进样、磁控分离以及电化学阻抗检测等一体化功能的微流控芯片,创建了检测系统实验平台,优化选择了系统阻抗检测频率、磁控力及目标菌捕获时间等参数,并以常见水产致病菌大肠杆菌O157:H7为例对检测性能指标进行了实验验证,结果表明,与精度较高的标准平板计数法相比,检测精度基本相同,但避免了人工培养,检测时间由48 h减少为50 min,具有较高的分离检测速度和检测自动化水平。     

基于纸质微流控芯片的农药检测系统

针对当前农药检测手段仪器复杂、成本昂贵等问题,提出了一种基于纸质微流控农药检测方法。设计了具有自动进样、混合反应、电化学检测等功能的纸质微流控芯片,采用石墨碳、Ag/AgCl材料以及结合化学交联法制备了环状结构的丝网印刷酶电极,并利用循环伏安法对制备的酶电极进行了电化学表征,构建了一套基于酶抑制法的集成酶电极纸质微流控农药检测系统。最后建立了酶抑制率与对硫磷浓度的数学模型,并测试了酶电极的性能。实验结果表明,酶电极具有良好的制备重复性、稳定性和线性度。抑制率与对硫磷浓度的负对数在1.0×10~(-7)~1.0×10~(-5)g/mL范围内呈良好的线性关系,线性回归方程为:I=158.82+21.11lg C,R~2为0.993,最低检出限为3.3×10~(-8)g/mL。所制备的酶电极微流控传感器抗干扰性较强,对对硫磷农药具有一定的选择性。加标回收率范围在95.8%~115.0%之间。     

基于等效电容的介电湿润芯片液滴位置检测方法

数字微流控技术在操作单个微液滴方面所表现出的独特优势使其得到了广泛关注与应用,但数字微流控系统中针对芯片上液滴的位置缺少反馈就会发生液滴不能成功被驱动的现象,致使液滴不能够完成规划的路径。本文采用基于等效电容的液滴位置估算检测原理,系统以相邻两个驱动电极与液滴所构成的等效电容为反馈控制对象,该位置估算原理具有无量纲属性,与液滴的组成成分无关,适用性更加广泛。实验结果表明,基于等效电容的液滴位置估算检测原理和装置能极大地提高液滴连续运动的成功率,从而使液滴能够按照规划好的路径运动到既定目的地。     

用于土壤中氮钾含量快速测定的非接触电导微流控芯片

[目的/意义]土壤中氮、钾元素在作物生长和农业生产过程中具有关键作用。快速定量检测土壤中氮、钾含量对指导精确施肥具有重要意义。因此,建立一种快速可靠的土壤氮、钾含量检测方法十分必要。[方法]本研究建立一种基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)微流控芯片电泳和电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C⁴D)方法,快速定量检测土壤中氮、钾养分离子。通过微流控电泳芯片实现对土壤中多种离子快速分离,利用C⁴D进行电导率变化的精准测量。基于检测器工作频率输出响应特性,激励电压响应特性和电泳电压,确定最佳分离和检测性能。[结果和讨论]该方法对钾离子(K⁺)、铵根离子(NH₄⁺)和硝酸根离子(NO₃^-)标准溶液的检测限(S/N=3)分别为0.5、0.1和0.4 mg/L。K⁺、NH₄     

4种药剂防治水稻稻曲病田间药效试验

为筛选出防治稻曲病较好的药剂,选用生产上常用3种药剂与18%噻呋·嘧苷素悬浮剂进行比较,以不施药做空白对照。结果表明,18%噻呋·嘧苷素悬浮剂、30%苯甲·丙环唑乳油、10%井冈·丙环唑微乳剂和24%井冈霉素水剂对水稻稻曲病均有较好的防效,其中18%噻呋·嘧苷素悬浮剂35 m L/667m²防治效果最好,病穗率防效达到93.79%,病粒率防效为88%,在水稻生产中4种药剂可以交替轮换使用。     

β-胡萝卜素乳液凝胶微球制备与理化特性研究

β-胡萝卜素作为重要的生物活性物质,其稳定性差、生物利用率低,极大限制了其在食品领域的应用。以大豆分离蛋白为水相,以玉米油为油相,通过添加壳聚糖、海藻酸钠制备多层乳液,与Ca2+交联制备运载β-胡萝卜素凝胶微球。通过粒径、ζ-电位、乳化稳定性、界面蛋白吸附量、β-胡萝卜素包埋率等指标和扫描电镜观察、红外光谱分析、体外释放动力学实验,研究了壳聚糖、海藻酸钠质量分数对乳液稳定特性及β-胡萝卜素凝胶微球释放特性的影响。结果表明,当壳聚糖质量分数为2.0%时,形成的双层乳液稳定性最好,对β-胡萝卜素的包埋率最高,达(64.82±0.31)%;当海藻酸钠质量分数达到2.0%时,形成的三层乳液对β-胡萝卜素包埋率最高,达到(86.75±2.00)%。红外光谱分析表明,凝胶微球中海藻酸钠与壳聚糖发生了静电相互作用;扫描电镜观察表明,干燥的凝胶微球呈球形,且随海藻酸钠质量分数的增加,凝胶微球的结构变得更加紧密;体外释放实验证明,凝胶珠微球具有持续性释放的功能,乳液凝胶微球可作为β-胡萝卜素一种良好的缓释体系。