由于微機(jī)電加工技術(shù)(MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)的飛快發(fā)展,微流控技術(shù)的研究也開(kāi)始得到大家廣泛的關(guān)注。在這最近的三十年里,基于微加工的微流控芯片已經(jīng)在物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域展示很好的應(yīng)用前景。微流控芯片由于它具有小型化和易于集成的特點(diǎn),使得樣品的檢測(cè),控制和分析多種功能在一個(gè)硬幣大小的芯片上面完成成為可能。與傳統(tǒng)的技術(shù)比較,這種被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip,LOC)的技術(shù)大大縮小了器件的尺寸,減少了樣品的用量,降低了實(shí)驗(yàn)成本。所以在生物分析和檢測(cè)、化學(xué)合成、藥物遞送等領(lǐng)域非常受歡迎。聲學(xué)微流控芯片由于它具有小型、靈敏度高、生物兼容性高、集成性高、無(wú)接觸等優(yōu)勢(shì)受到了廣泛關(guān)注,成為了現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)之一。而我們的聲學(xué)體波芯片由于還有大通量、制備工藝成熟的優(yōu)勢(shì),在微粒操控領(lǐng)域已經(jīng)展示了很好的應(yīng)用前景,但是制備難度較高。本論文中我們主要利用微加工技術(shù)與壓電聲學(xué)材料制備出傳統(tǒng)的聲學(xué)體波微流控芯片,并結(jié)合交流信號(hào)輸入,壓電材料特性,聲波操控手段不斷測(cè)試和優(yōu)化芯片性能,實(shí)現(xiàn)微米級(jí)粒子的精確操控、富集和分離。接下來(lái)基于硅膠鍵合層制備新型的體波芯片。這種芯片制備容易、價(jià)格低廉、安全,通過(guò)測(cè)試,我們證明了我們新型體波芯片的可行性,并結(jié)合仿真模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)芯片進(jìn)行了比較,分析了改進(jìn)型芯片的優(yōu)勢(shì)和不足。具體的工作內(nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面:1.基于已有的實(shí)驗(yàn)條件和我們實(shí)驗(yàn)的目的,我們制備出能夠產(chǎn)生穩(wěn)定聲學(xué)物理場(chǎng)的傳統(tǒng)體波微流控芯片。通入二氧化硅微球模擬實(shí)驗(yàn)樣本,我們?cè)诼晫W(xué)微流控芯片上實(shí)現(xiàn)微粒操控、富集和分選。通過(guò)調(diào)控輸入信號(hào)的大小、信號(hào)源頻率以及液體的流速等因素來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果。2.通過(guò)旋涂一層PDMS薄膜作為鍵合層,我們制備出新型、簡(jiǎn)易、低成本的聲學(xué)體波芯片,通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù),這種三明治結(jié)構(gòu)的芯片實(shí)現(xiàn)高純度的粒子富集。3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真軟件模擬結(jié)果,我們將改進(jìn)型體波芯片和傳統(tǒng)體波芯片進(jìn)行比較,分析改進(jìn)型體波芯片的優(yōu)勢(shì)和不足。最后通過(guò)與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,我們?cè)谝粋�(gè)很小輸入功率21dBm,流速1ml/h的條件下實(shí)現(xiàn)了硅球富集效率大于97%。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN492
【部分圖文】：

武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，在芯片上集成多個(gè)實(shí)驗(yàn)室功能的實(shí)驗(yàn)室芯片，型的準(zhǔn)備步驟的解決方案，微流體在其中扮演著重要的角或納米尺度結(jié)構(gòu)中操縱和研宄微量流體的物理和工程，這使、集成和自動(dòng)化都能實(shí)現(xiàn)。??的來(lái)說(shuō)微流控芯片實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)：［１３】??把一些基本結(jié)構(gòu)單元比如細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解、樣品制等有效的集成到一塊面積上只有幾平方厘米的芯片之上；??它可以將不同結(jié)構(gòu)微通道連接成網(wǎng)絡(luò)，使得流體經(jīng)過(guò)整個(gè)芯狀態(tài)；??芯片可以靈活替代常規(guī)物理、化學(xué)以及生物等實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的微流控芯片基本特性和最大優(yōu)點(diǎn)是在微小平臺(tái)上使得多種合和大規(guī)模集成。??

在廣泛接受之前，微流體領(lǐng)域有許多障礙要克服。例如，人員采用微流體設(shè)備的速度很慢，因?yàn)檫@些設(shè)備通常都很統(tǒng)必須小心地與微流體芯片相結(jié)合，以提供適當(dāng)?shù)拿芊夂托偷膬x器不同，微通道中的小氣泡會(huì)造成毀滅性的設(shè)備故設(shè)備本身很小，但外部探測(cè)器、樣本注入和抽運(yùn)系統(tǒng)往往人員發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的儀器小型化，并不總能比現(xiàn)有功能。展望未來(lái)，微流體設(shè)備需要變得更簡(jiǎn)單，以獲得應(yīng)需要在高需求的應(yīng)用程序中使用，并提供有價(jià)值和新穎的將現(xiàn)有的技術(shù)小型化。??前面臨著廣泛接受的挑戰(zhàn)，微流設(shè)備仍然比傳統(tǒng)設(shè)備提供個(gè)很明顯的優(yōu)勢(shì)是早期的設(shè)備的小范圍。隨著長(zhǎng)度的減小，移等過(guò)程的速度大大加快，設(shè)備可以更快地進(jìn)行分析和響使得微流體設(shè)備可移植到臨床或現(xiàn)場(chǎng)使用，用于現(xiàn)場(chǎng)診斷設(shè)備的體積小到可以使它們成為可植入的設(shè)備，如藥物輸測(cè)設(shè)備。由于該設(shè)備是成化的，更多的實(shí)驗(yàn)可以并疔運(yùn)

?＾＇?、二」：：??圖１．?３分子診斷芯片??然而，在廣泛接受之前，微流體領(lǐng)域有許多障礙要克服。例如，在這個(gè)領(lǐng)域??之外的研宄人員采用微流體設(shè)備的速度很慢，因?yàn)檫@些設(shè)備通常都很復(fù)雜。外部??流體輸送系統(tǒng)必須小心地與微流體芯片相結(jié)合，以提供適當(dāng)?shù)拿芊夂驼嬲倭康??試劑。與大型的儀器不同，微通道中的小氣泡會(huì)造成毀滅性的設(shè)備故障。此外，??雖然微流體設(shè)備本身很小，但外部探測(cè)器、樣本注入和抽運(yùn)系統(tǒng)往往體積龐大。??最后，研宄人員發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的儀器小型化，并不總能比現(xiàn)有的成熟技術(shù)??更好地改進(jìn)功能。展望未來(lái)，微流體設(shè)備需要變得更簡(jiǎn)單，以獲得應(yīng)用。此外，??微流體設(shè)備需要在高需求的應(yīng)用程序中使用
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2862206