基于光流控技术的芯片干涉仪优化控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61804138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0407.微纳机电器件与控制系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recently, lab-on-chip technologies shows vast potential in the field of precision medicine, point-of-diagnosis, environmental monitoring and etc. The integration of optical interferometer provides an effective detection tool for lab-on-chip applications. Currently, the penetration of evanescent field into sample has been widely utilized to measure the relative change of sample refractive index using the interferometer, and thus the research community expect to see a method to obtain the absolute value of refractive index from optical measurement. Additionally, optoelectronic modulation of solid material has been adopted to control the initial phase of the interferometer, which requires complicated fabrication procedures of the device and leverages external bulky control units. This project aims to realize direct interaction between light and matter and consequently the measurement of the absolute value of sample refractive index via on-chip light collimation, coupling and transmission using optofluidic elements. Moreover, we propose to build an optofluidic phase modulation unit using fluid of variable refractive index produced by a microfluidic mixer. Since all the proposed functional units are based on optofluidic technologies, they can be conveniently fabricated at the same time with other modules of the chip. At the end of the project, we will offer an optical detection method of high accuracy, convenient operation and low cost for various lab-on-chip applications.
芯片实验室技术在精准医疗、现场诊断、环境监控等领域有着广泛应用。芯片干涉仪,就是将光学干涉仪在芯片上集成,为芯片实验室提供一种有效的检测方法。目前,芯片干涉仪技术仍然存在一些问题:一方面,芯片干涉仪通过倏逝场来测量样品折射率的相对变化,难以获取其绝对值;另一方面,芯片干涉仪往往采用固体材料的电光调制来实现相位调控,导致其加工工艺繁琐、系统集成度低。针对上述问题,本项目拟采用光流控元件来控制片上光束的准直、耦合与传导,使光束与样品直接作用,从而测量样品折射率的绝对值;此外,通过微混合器实时控制输出折射率可变的液体,构建相位延迟器,优化芯片干涉仪的相位调控,使相位调控单元与其它功能单元能够同时设计加工,无需额外繁琐的固体沉积工艺。本项目聚焦于光流控技术对芯片干涉仪优化控制的问题,其研究成果将提供一种测量精度高、易于操作的检测方法,对芯片实验室技术的发展有重要意义。

结项摘要

芯片实验室技术在精准医疗、现场诊断、环境监控等领域有着广泛应用。芯片干涉仪,就是将光学干涉仪在芯片上集成,为芯片实验室提供一种有效的检测方法。目前,芯片干涉仪技术仍然存在集成度低、加工工艺繁琐、无法完成定量检测等问题。本项目建立了流线追踪式微流光控光路传播理论模型,并成功在在实验验证中规划出光路低损耗传输路径,并进行应用拓展实现光流控波导的柔性定位控制;此外,设计了完成了相位调控单元的设计,并实现了样品高灵敏度的定量传感分析;最后,搭建空间光路,集成化光流控数字全息显微系统,配合差分相移算法实现了对通道内微流体的浓度梯度检测,并通过相位图图像处理实现了一种对于微流液滴的三维图像重建及液滴内分子浓度的高通量定量检测的方法。本项目所提出的光流控技术对芯片干涉仪优化控制技术,将提供一种测量精度高、易于操作的检测方法,对芯片实验室技术的发展有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Optofluidic phase-shifting digital holographic microscopy for quantitative measurement of microfluidic diffusion dynamics
用于定量测量微流体扩散动力学的光流控相移数字全息显微镜
  • DOI:
    10.1063/5.0004543
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Luo Yingdong;Yang Jinwu;Tu Xin;Huang Tianye;Che Zhizhao;Song Chaolong
  • 通讯作者:
    Song Chaolong
Optofluidic light routing via analytically configuring streamlines of microflow
通过分析配置微流流线进行光流控光路由
  • DOI:
    10.1007/s10404-019-2267-1
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Microfluidics and Nanofluidics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Yan Ruopeng;Yang Yunran;Tu Xin;Huang Tianye;Liu Yangjie;Song Chaolong
  • 通讯作者:
    Song Chaolong
Optofluidic refractive index sensor based on asymmetric diffraction
基于非对称衍射的光流控折射率传感器
  • DOI:
    10.1364/oe.27.017809
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Tu Xin;Luo Yingdong;Huang Tianye;Gan Jinqiang;Song Chaolong
  • 通讯作者:
    Song Chaolong
An opto-acousto-fluidic microscopic system with a high spatiotemporal resolution for microfluidic applications
用于微流体应用的具有高时空分辨率的光声流体显微系统
  • DOI:
    10.1364/oe.27.001425
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Liu Fei;Jin Tian;Yan Ruopeng;Li Tingting;Hu Biao;Yao Lei;Huang Tianye;Song Chaolong;Xi Lei
  • 通讯作者:
    Xi Lei
Cloaking object on an optofluidic chip: its theory and demonstration
光流控芯片上的隐形物体:理论与演示
  • DOI:
    10.1364/oe.394486
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Yan Ruopeng;Yang Jinwu;Yang Yunran;Tu Xin;Huang Tianye;Ge Ming-Feng;Liu Yangjie;Song Chaolong
  • 通讯作者:
    Song Chaolong

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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