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內(nèi)容簡介

　　本書基于作者近幾年在北京理工大學(xué)的工科研究生教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工科的實(shí)際需求而編寫。全書分為5章。第1章，簡要介紹微流控芯片技術(shù)的應(yīng)用前景和常見的建模方法。第2章，主要介紹微流控芯片的制作材料、制作工藝、功能單元等知識(shí)。第3章，主要介紹微流控芯片技術(shù)的應(yīng)用。第4章，介紹如何采用有限元方法建立微流控芯片設(shè)計(jì)模型，重點(diǎn)介紹偏微分方程、有限差分思想、有限元法原理等基本的知識(shí)，并結(jié)合COMSOL Multiphysics軟件對微流控芯片中的流動(dòng)、通道設(shè)計(jì)、微混合、樣品操控、液滴操控、微泵等常見微流控芯片功能單元進(jìn)行建模示范。第5章，針對現(xiàn)有軟件在模擬微流控芯片中顆粒操控能力的不足，主要介紹浸入邊界-格子Boltzmann方法的基本原理和在細(xì)胞分離中的應(yīng)用，并采用MATLAB進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)。本書可作為化工、生物、醫(yī)學(xué)工科的研究生教材。

作者簡介

　　徐遠(yuǎn)清，男，重慶人，1978年8月出生，現(xiàn)為北京理工大學(xué)生命學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師；任中國電子學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)分會(huì)委員，廣東省院士專家工作站專家組成員，中華醫(yī)學(xué)百科全書生物醫(yī)學(xué)工程編委。在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科開展生物醫(yī)學(xué)建模與仿真及生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等方面的研究工作。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)（面上、青年各1項(xiàng)），承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題1項(xiàng)，北京市自然科學(xué)基金（重點(diǎn)）子課題1項(xiàng)；主持橫向課題三項(xiàng)。獲北京市高校教師青年英才計(jì)劃項(xiàng)目支持。目前發(fā)表科研論文20余篇，他引次數(shù)200余次。其中，以作者和通信作者發(fā)表論文18篇；SCI期刊論文14篇，EI論文3篇。主編、參編教材各1部。耿利娜，女，1973年7月出生，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院博士，美國加州理工大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院訪問學(xué)者?，F(xiàn)為北京理工大學(xué)生命學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師。目前主要開展通過微流控芯片、納米材料、生物信息學(xué)以及計(jì)算機(jī)模擬輔助等多學(xué)科融合建立生物與醫(yī)學(xué)分離檢測新技術(shù)新方法，以及適配體核酸藥物篩選等研究工作。主持或參加了國家自然基金、國家重大儀器專項(xiàng)、“十一五”科技支撐專項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和國家“863”重大專項(xiàng)等多項(xiàng)課題。目前以作者和通信作者發(fā)表SCI期刊科研論文十余篇，其中一區(qū)文章3篇，二區(qū)文章5篇，受邀封面文章3篇，受二區(qū)刊物邀請撰寫綜述文章。

圖書目錄

第 1章緒論
11微流控芯片及應(yīng)用領(lǐng)域
12微流控芯片的設(shè)計(jì)制造
13微流控芯片技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
14微流控芯片技術(shù)的不足
15微流控建模設(shè)計(jì)的必要性
16微流控建模方法
參考文獻(xiàn)
第 2章微流控芯片技術(shù)基礎(chǔ)
21微流控芯片制作材料
211無機(jī)材料
212聚合物材料
213水凝膠
214紙基芯片
215混合材料和復(fù)合材料
22微流控芯片制作工藝
221硅和玻璃微流控芯片制作
222聚合物材料微流控芯片制作
223微流控芯片鍵合技術(shù)
23微流控芯片的功能單元
231微閥
232微流控芯片的流體驅(qū)動(dòng)功能單元
233微通道
234微混合器
235微分離技術(shù)
236微流控芯片樣品處理單元
237微流控芯片生物和化學(xué)反應(yīng)單元
238微流控芯片檢測技術(shù)
目錄參考文獻(xiàn)
第3章微流控芯片技術(shù)的應(yīng)用
31生化反應(yīng)芯片
311聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
312免疫檢測
32細(xì)胞和器官芯片
33液滴微流控芯片
34藥物篩選
35生物和化工合成
36食品和農(nóng)業(yè)應(yīng)用
37環(huán)境檢測
38醫(yī)學(xué)應(yīng)用
381POCT
382可穿戴醫(yī)療器械
39空間生命科學(xué)應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第4章基于有限元法的微流控建模
41偏微分方程及重要性
411偏微分方程的概念
412對偏微分方程的研究要重視其個(gè)性
413偏微分方程是打開自然界未知領(lǐng)域大門的金鑰匙
414偏微分方程研究的未來
42偏微分方程及發(fā)展歷史
421偏微分方程的發(fā)展簡史
422三種典型的偏微分方程類型
423邊界條件
43偏微分方程及數(shù)值解法
431有限差分法的原理及應(yīng)用
432有限元法的原理及應(yīng)用
44基于COMSOL Multiphysics的有限元建模
441COMSOL Multiphysics簡介
442COMSOL Multiphysics發(fā)展歷史
443微流控芯片模擬所需的主要功能模塊1
444COMSOL Multiphysics的軟件開發(fā)界面與功能區(qū)
445COMSOL Multiphysics建立仿真模型的主要流程
446建模設(shè)計(jì)案例分析
參考文獻(xiàn)
第5章基于浸入邊界-格子Boltzmann方法的建模
51引言
52格子Boltzmann方法的發(fā)展歷史
53格子Boltzmann方法的基本原理
531概率密度函數(shù)
532格子模型
533宏觀量計(jì)算方法
534平衡態(tài)分布函數(shù)
535碰撞
536遷移
537邊界條件
538LBM計(jì)算步驟與數(shù)學(xué)框架
54采用LBM模擬微通道流動(dòng)
541微通道流動(dòng)
542微通道流動(dòng)的LBM程序?qū)崿F(xiàn)
543計(jì)算結(jié)果分析
544量綱轉(zhuǎn)化問題
55采用LBM模擬不規(guī)則通道中的流動(dòng)
551不規(guī)則通道流動(dòng)模型
552雷諾數(shù)與流動(dòng)狀態(tài)
553運(yùn)行結(jié)果與分析
554代碼分析
56應(yīng)用IB-LBM模擬不規(guī)則通道中的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)
561流體力學(xué)與計(jì)算流體力學(xué)概念
562流固耦合
563歐拉網(wǎng)格與拉格朗日網(wǎng)格
564浸入邊界法
565細(xì)胞力學(xué)模型
566IB-LBM流固耦合框架209
57一種基于IB-LBM的細(xì)胞微流控分離方案設(shè)計(jì)210
571模型介紹210
572程序框架210
573程序代碼211
574結(jié)果分析223
58應(yīng)用IB-LBM進(jìn)行細(xì)胞分選的案例224
581錯(cuò)流法分離不同體積的細(xì)胞224
582夾流法分離不同體積的細(xì)胞225
583U形篩捕獲細(xì)胞系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)226
59學(xué)習(xí)LBM的策略229
參考文獻(xiàn)232