研究课题

离子电导成像方法（SICM & SECCM）
 
基于离子电导扫描探针成像与物质操作平台：基于电化学理论和扫描探针成像技术的对样本在微纳尺度集形貌测量、电化学测量、物质收集/投递、微纳加工等功能于一体的综合性实验平台，是材料、化学、生物、医学、微纳制造业等领域深入研究的有力工具。
 
 
 
 

离子电导扫描成像原理 

离子电导扫描接近曲线
 
离子电导扫描动画

 一、功能与应用
 

  • 高分辨率的形貌测量（载体SICM）：利用离子电流作为探针-样本的距离反馈信号，可以实现非接触、无损测量、高分辨率扫描成像，在原位测量活细胞/柔性材料的形貌具有其它显微镜无法替代的优势。主要应用在：生物学研究、医药学研究、生物力学等领域。

  • 电化学信号测量（SECM-SICM）： 结合SICM与SECM的优势，利用离子电导反馈的获得目标的Topgraph，采用θ型Pipette积碳，或是在Tip上镀金，实现电化学活性测量。主要应用在：材料学研究、电化学研究等领域。

  • 扫描电化学池显微技术 （SECCM）：SECCM的样本测量可以脱离液相环境，Tip尖端的微液滴与待测样本构成微电化学池，在纳米尺度测量材料的电化学活性。主要应用在：电池材料性能、催化材料性能、材料微腐蚀等领域。

  • 物质投递/收集：结合微流控等技术实现微纳尺度的电化学刻蚀和增材制造、细胞局部表面/内部的精准物质投递、细胞局部内容物的提取和样本表面分子投递等功能。主要应用在：微纳制造、医药学等领域。

离子通道扫描

表面电荷扫描

电化学扫描

二、自主研发设备

 

 设备操作流程

活体细胞扫描动态数据展示

 

 

 

  

三、自主研发设备性能参数

 

性能

参数指标

扫描分辨率

X/Y轴向：1nm ；Z轴向：1nm

扫描Z向速度

≤250nm/ms

图像分辨率

128×128~1024×1024

X/Y轴范围

100μm×100μm

X/Y轴分辨率

0.1nm

X/Y轴线性

1%

Z轴范围

100μm

Z轴分辨率

0.1nm

Z轴线性

1%

微滴管探针

≥50nm（玻璃）；≥5nm（石英）

定位范围

X/Y轴向：15mm； Z轴向：25mm

定位分辨率

100nm

稳定性

好

 

 

 

ECMO控制与驱动系统的研究

体外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命，被认为是新型冠状病毒治疗神器。ECMO主要包括血管内插管、连接管、动力泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、供氧管、监测系统等部分。团队基于多目标优化和数值仿真方法获得ECMO泵体流道最优设计方案，并研究了其3D打印工艺，实现了ECMO泵体的精密制造；基于芯片化技术和智能高稳定控制算法，完成了ECMO控制与监测系统研制。研究团队将进一步深入研究，不断地提高设备运转的效率和稳定性。

ECMO氧合器结构
                                                                                           

   

                  

ECMO离心泵（人工心脏）结构

  

           

ECMO控制体系