基于自聚焦光纤操控的高性能光微流流速传感机理与技术研究

基本信息
批准号:61575039
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:龚元
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:雷磊,彭纲定,王玲芳,吴杰云,张晨琳,庾财斌,龚朝阳,邱黎明,刘群峰
关键词:
光纤微流传感器光操控自聚焦光纤光微流微纳光纤传感器
结项摘要

Microfluidic chip is a widely-used tool for investigating living cells, drug screening as well as chemical synthesis and analysis. Among these application, the microfluidic flow rate is of great importance, e.g., it influences the accuracy of cell counting, the generation frequency and size of micro droplets. Therefore, high-performance flow rate sensing is essential. Previous flow rate sensor did not meet the requirements on the measurement range and sensitivity. In this proposal we plan to develop a novel flow rate sensing technology based on graded-index fiber optical manipulation of microsphere. The content includes: (1) Perform non-contact, long-range tunable optical manipulation by using the graded-index fiber, changing the laser wavelength, using different kinds of microspheres and investigating the balance between optical forces, photophoresis forces and flow force on the microsphere. (2) Perform flow rate sensing with large measurement range and high sensitivity by combining the open- and closed-loop detection methods via detecting the manipulation length and the injection electric voltage of the pump laser. Also the lateral distribution of the flow rate is to be detected by locating the microsphere via a transverse optical scattering force. Based on the proposed method, the optical, thermal, and force interaction processes between laser and microparticle can be investigated in the microfluidic environment. Further, it provides universal tool for the cutting-edge research of optofluidics and various of lab-on-a-chip application.

微流芯片是研究细胞、药物筛选以及化学合成与分析的主流技术,其中微流体流速的影响广泛。因此,高性能流速传感十分必要。现有流速传感技术在测量范围、灵敏度等方面尚不能满足实际需求。本项目在前期研究基础上,提出基于自聚焦光纤操控的高性能微流流速传感新技术。思路与亮点:(1)基于自聚焦光纤,采用不同波长和微球类型,研究微球在光力、光泳力及微流力共同作用下的位移特性,实现非接触、长距离可调光操控,基于微流力与流速的Stokes关系,实现流速传感。(2)结合开环和闭环传感模式,探测操控距离和泵浦激光补偿电信号,同时实现大测量范围和高灵敏度;通过横向光力操控微球,实现流速的截面分布传感。该技术可研究微流环境下激光与微粒相互作用的光/热/力学过程,并为微流应用提供普适性的流速测量工具,适用于光微流前沿研究及各种微流芯片应用。

项目摘要

微流芯片是研究细胞、药物筛选以及化学合成与分析的主流技术,其中微流体流速的影响广泛。因此,微流体的流速控制及其精确测量十分必要。现有流速传感技术在测量范围、灵敏度等方面尚不能满足实际需求。. 针对上述背景,项目组在首次提出了基于光纤的高性能光微流传感技术,研制了基于光微流操控和光微流激光两种原理的光微流传感器。首先,项目组研制了自聚焦光纤微流操控技术,实现了非接触、超长可调控距离,研究了光纤操控的距离、可调范围、稳定性等方面;基于上述技术,项目组还实现了高性能的流速传感、温度传感和浓度检测等;同时,项目组还研究了基于光纤的光微流激光传感技术。. 本课题执行期间(2016-2019),共发表学术论文29篇,其中期刊论文22篇,EI会议论文7篇;授权发明专利4项,申请发明专利5项。其中,在《Biosensors & Bioelectronics》、《Lab on a Chip》、《Journal of Materials Chemistry C》、《Sensors and Actuators B》、《IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics》、《IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology》等影响因子>4的国际知名刊物发表论文共15篇。项目成果入选国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry C》和《Lab on a Chip》的Back Inside Cover;入选为国际著名期刊《Lab on a Chip》的Top 10%和Hot Article;入选第26届光纤传感国际会议(OFS-26)和亚太光传感会议(APOS2016)的Postdeadline Paper。项目负责人龚元教授担任光纤著作《Handbook of Optical Fibers》的Section Editor、国际知名期刊《Journal Optics & Laser Technology》的客座编辑,并参与组织国际会议3次,国内外会议特邀报告12次。人才培养方面,通过本项目已培养2名博士和7名硕士。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
5

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020

龚元的其他基金

相似国自然基金

1

利用微纳光纤对微流控芯片中的微颗粒和生物细胞的光泳操控研究

批准号:61205165
批准年份:2012
负责人:雷宏香
学科分类:F0508
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于光纤SERS和微流控的汞离子传感器关键技术研究

批准号:61605163
批准年份:2016
负责人:陈沁楠
学科分类:F0516
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

三光束干涉型自聚焦光纤氢气传感理论及关键技术研究

批准号:61107073
批准年份:2011
负责人:龚元
学科分类:F0503
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
4

多模光纤中光波自聚焦及单模光场形成机理的研究

批准号:69577013
批准年份:1995
负责人:李劬
学科分类:F0502
资助金额:7.00
项目类别:面上项目