本文關(guān)鍵詞：微流控器件延時(shí)流動(dòng)操控單元設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 微流控 延時(shí)操控 梳齒形單元 迷宮形單元

【摘要】：即時(shí)檢測(cè)技術(shù)越來越多的用于化學(xué)分析、醫(yī)療診斷和環(huán)境檢測(cè)。隨著生化學(xué)傳感器、混合器、后處理等系統(tǒng)在芯片實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)中集成度的提高,對(duì)先進(jìn)的微流體處理技術(shù)和控制方法的需求也愈加迫切。但是,集成化微流體操控單元的發(fā)展仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。當(dāng)前報(bào)道的微流體操控單元大多數(shù)為主動(dòng)式,即需要外置的流量控制設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。而這些設(shè)備往往笨重、龐大,難以集成,攜帶性差。基于毛細(xì)力的被動(dòng)式流體驅(qū)動(dòng)為集成化操控單元提供了一種新的選擇。然而,在微通道中,利用毛細(xì)力控制液體按特定路徑實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流動(dòng)仍存在許多問題需要解決。本文針對(duì)基于毛細(xì)力的微流控器件延時(shí)流動(dòng)操控單元展開研究。利用通道中的微結(jié)構(gòu)尺寸的變化對(duì)不同區(qū)域毛細(xì)力進(jìn)行控制,從而達(dá)到控制液體定向和延時(shí)流動(dòng)的目的。主要研究工作包括以下幾個(gè)方面：1.設(shè)計(jì)了2種延時(shí)流動(dòng)操控單元。根據(jù)毛細(xì)壓強(qiáng)差計(jì)算原理,設(shè)計(jì)了控制液體橫向流動(dòng)、側(cè)方縱向流動(dòng)和中部縱向流動(dòng)三種微結(jié)構(gòu),通過對(duì)這三種結(jié)構(gòu)的組合、陣列,形成了梳齒形和迷宮形2種延時(shí)流動(dòng)操控單元。這2種單元可以控制液體按設(shè)計(jì)流動(dòng)路徑自主流動(dòng),并按照設(shè)定時(shí)間延長液體流動(dòng)速度。對(duì)2種操控單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分類,在之后的實(shí)驗(yàn)中分析各參數(shù)對(duì)延遲時(shí)間的影響。2.采用UV-LIGA和熱壓鍵合法制作了2種延時(shí)流動(dòng)操控單元的實(shí)驗(yàn)芯片。首先制定合理的工藝流程,使用UV-LIGA制作硅模具。再用硅模具在PMMA基片上熱壓出通道網(wǎng)絡(luò)和流體操控單元。熱壓出的通道深度與設(shè)計(jì)值偏差為-1.591μm-～0.411μm,操控單元尺寸與設(shè)計(jì)值偏差為-0.35～0.22μm。最后將PMMA蓋片與基片進(jìn)行熱鍵合,得到芯片。3.進(jìn)行2種單元的流體操控實(shí)驗(yàn)。梳齒形延時(shí)流動(dòng)操控單元有2個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),X1和X2。X1是矩形凸臺(tái)與通道側(cè)壁的間距；X2是相鄰兩個(gè)矩形凸臺(tái)的縱向間距。迷宮形延時(shí)流動(dòng)操控單元中有3個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),X3、X4和X5。X3是矩形凸臺(tái)與通道側(cè)壁的間距,也是各矩形凸臺(tái)間的橫向間距；X4是相鄰兩個(gè)矩形凸臺(tái)的縱向間距；X5是控制液體中部縱向流動(dòng)結(jié)構(gòu)中矩形凸臺(tái)的寬度。進(jìn)行2種單元的流體操控實(shí)驗(yàn),得出X1在取值范圍內(nèi)與延遲時(shí)間成正比,控制延時(shí)范圍為2.36s-4.24s；X2在取值范圍內(nèi)與延遲時(shí)間成反比,控制延時(shí)范圍為2.12s-13.96s；X3在取值范圍內(nèi)與延遲時(shí)間成正比,控制延時(shí)范圍為4.28s-4.44s；X4在取值范圍內(nèi)與延遲時(shí)間成反比,控制延時(shí)范圍為7.56s-15.84s；X5在取值范圍內(nèi)與延遲時(shí)間成正比,控制延時(shí)范圍為0.52s-0.88s。
【關(guān)鍵詞】：微流控 延時(shí)操控 梳齒形單元 迷宮形單元
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN492
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 微流控器件概述10-13
• 1.1.1 微流控器件材料10
• 1.1.2 微流控器件的制作技術(shù)10-13
• 1.2 微流體延時(shí)操控技術(shù)及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 目前存在問題16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 2 微流體延時(shí)流動(dòng)操控單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-31
• 2.1 基本原理18-21
• 2.1.1 毛細(xì)現(xiàn)象和影響微流體流動(dòng)的因素18
• 2.1.2 毛細(xì)壓強(qiáng)計(jì)算原理18-20
• 2.1.3 延時(shí)流動(dòng)操控單元的設(shè)計(jì)要求及思路20-21
• 2.2 控制液體定向流動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)21-25
• 2.2.1 控制液體橫向流動(dòng)結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 控制液體側(cè)方縱向流動(dòng)結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.3 控制液體中部縱向流動(dòng)結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3 兩種延時(shí)流動(dòng)操控單元的設(shè)計(jì)25-27
• 2.3.1 梳齒形延時(shí)流動(dòng)操控單元25-26
• 2.3.2 迷宮形延時(shí)流動(dòng)操控單元26-27
• 2.4 操控單元的設(shè)計(jì)參數(shù)27-30
• 2.4.1 梳齒形延時(shí)流動(dòng)操控單元設(shè)計(jì)參數(shù)27-28
• 2.4.2 迷宮形延時(shí)流動(dòng)操控單元設(shè)計(jì)參數(shù)28-30
• 2.5 本章小節(jié)30-31
• 3 微流體延時(shí)流動(dòng)操控單元的制作31-40
• 3.1 制作設(shè)備及材料31
• 3.2 硅模具的制作流程31-34
• 3.3 操控單元中基片熱壓成形34-37
• 3.3.1 熱壓成形材料預(yù)處理34
• 3.3.2 熱壓成形工藝34-37
• 3.4 操控單元的鍵合37-39
• 3.4.1 鍵合材料預(yù)處理37
• 3.4.2 低溫鍵合工藝37-39
• 3.5 本章小節(jié)39-40
• 4 延時(shí)流動(dòng)操控單元流體控制實(shí)驗(yàn)40-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)流程及觀測(cè)參數(shù)40-42
• 4.2.1 梳齒形操控單元觀測(cè)參數(shù)40-41
• 4.2.2 迷宮形操控單元觀測(cè)參數(shù)41-42
• 4.3 微流體延時(shí)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)42-57
• 4.3.1 兩種單元的延時(shí)流動(dòng)過程42-43
• 4.3.2 梳齒形單元的參數(shù)X1對(duì)延時(shí)流動(dòng)的影響分析43-45
• 4.3.3 梳齒形單元的參數(shù)X2對(duì)延時(shí)流動(dòng)的影響分析45-48
• 4.3.4 迷宮形單元的參數(shù)X3對(duì)延時(shí)流動(dòng)的影響分析48-51
• 4.3.5 迷宮單元實(shí)驗(yàn)參數(shù)X4和X5對(duì)延時(shí)流動(dòng)的影響分析51-57
• 4.4 本章小節(jié)57-58
• 5 全文總結(jié)及工作展望58-60
• 5.1 全文總結(jié)58-59
• 5.2 工作展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況63-64
• 致謝64-65

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 常銀霞;張思祥;;數(shù)字微流控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型研究[J];煤炭技術(shù);2013年03期

2 胡志雄;郝冰濤;洪寶玉;劉文麗;;微流控技術(shù)發(fā)展對(duì)計(jì)量的新挑戰(zhàn)[J];中國計(jì)量;2013年10期

3 岳瑞峰;曾雪鋒;吳建剛;康明;劉理天;;基于介質(zhì)上電潤濕的數(shù)字微流控器件的模擬[J];電子器件;2006年03期

4 梁忠誠;趙瑞;;微流控光學(xué)及其應(yīng)用[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2008年06期

5 董玲;;微流控合成簡介及其研究進(jìn)展[J];合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào);2009年03期

6 姚波;何巧紅;杜文斌;石曉彤;方群;;微流控高通量試樣引入技術(shù)的研究進(jìn)展[J];色譜;2009年05期

7 劉文明;李立;任麗;王建春;涂琴;王雪琴;王進(jìn)義;;微流控細(xì)胞芯片生命分析應(yīng)用多元化[J];分析化學(xué);2012年01期

8 唐帆;邢宏龍;畢連花;鄭虎祥;王偉;;濾紙微流控設(shè)備集成電化學(xué)檢測(cè)[J];鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

9 李明;全紅花;封克;;環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)微流控分析技術(shù)課程的必要性與可行性[J];中國科技信息;2012年17期

10 水玲玲;朱云飛;;微流控法制備功能性微納米液珠[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 方群;;多相微流控分析和微型化儀器研制及應(yīng)用[A];第七次全國分析毒理學(xué)大會(huì)暨第四屆分析毒理專業(yè)委員會(huì)第二次會(huì)議論文摘要集[C];2012年

2 張翼;潘文穎;蔣興宇;;基于微流控的蛋白質(zhì)分析檢測(cè)技術(shù)[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第09分會(huì)場摘要集[C];2010年

3 徐濤;岳婉晴;李卓榮;姚新生;蔡國平;楊夢(mèng)蘇;;使用微流控單細(xì)胞陣列平行分析鈣離子釋放刺激的鈣離子通道的激活和抑制[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第09分會(huì)場摘要集[C];2010年

4 方肇倫;;淺談微流控分析系統(tǒng)應(yīng)用中面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[A];第三屆全國微全分析系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 孫海龍;宗怡;徐敏敏;姚建林;顧仁敖;;基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的微流控磁免疫分析[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

6 李泳江;文加斌;覃開蓉;;用于細(xì)胞動(dòng)態(tài)生化信號(hào)切換刺激的微流控剪切裝置[A];第十屆全國生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十二屆全國生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2012年

7 廖慶豐;王雅姝;楊軍;鄧林紅;;芯片上微流控培養(yǎng)室中培養(yǎng)活細(xì)胞方法的探索[A];2008年全國生物流變學(xué)與生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2008年

8 張艷玲;馬嬌艷;南溪;黨福全;;聚甲基丙烯酸甲酯-微流控表面改性方法的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第十屆全國發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

9 陳振玲;李勇;蔣興宇;;利用微流控技術(shù)建立癌癥細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞相互作用體系[A];中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第九次會(huì)員代表大會(huì)暨青年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2007年

10 徐華國;梁好均;;流動(dòng)聚焦型微流控體系中的液滴的圖案化排列模式和轉(zhuǎn)變[A];2014年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 記者 吳苡婷;快速檢測(cè)細(xì)菌毒素 服務(wù)公共衛(wèi)生安全[N];上海科技報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣西然;基于微流控的環(huán)境微生物基因檢測(cè)芯片研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 魯芳;虹吸流動(dòng)低成本微流控分析研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

3 萬靜;MHD微流控驅(qū)動(dòng)技術(shù)與微流控光器件研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

4 王聶君;液滴微流控及吸附功能材料用于水相液體樣品處理[D];清華大學(xué);2015年

5 陶冶;基于液滴微流控的病毒顆粒檢測(cè)與分選關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 趙德;基于微納結(jié)構(gòu)分離材料的微流控器件的構(gòu)建及其在蛋白質(zhì)分離中的應(yīng)用[D];東華大學(xué);2016年

7 陳峰;基于微流控技術(shù)的血管平滑肌細(xì)胞遷移研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2016年

8 程瑤;基于微流控技術(shù)的生物載體的制備及應(yīng)用[D];東南大學(xué);2016年

9 趙磊;基于微流控的多重單細(xì)胞陣列構(gòu)建及應(yīng)用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

10 杜冠生;細(xì)胞水平的微流控疾病診斷和高通量藥物篩選系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張舟;微流控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件開發(fā)[D];吉林大學(xué);2009年

2 任伊娜;基于微流控的乳腺癌細(xì)胞三維培養(yǎng)芯片的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 張旭;基于微流控液滴的單細(xì)胞培養(yǎng)及篩選平臺(tái)[D];西南大學(xué);2015年

4 范金龍;基于紙微流控分析裝置的功能核酸生化分析新方法研究[D];桂林理工大學(xué);2015年

5 高貞;基于EWOD的數(shù)字微流控器件研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 王貝貝;微流控空氣取水裝置的熱力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 楊怡;DVB空心泡沫微球的微流控成型與光聚合研究[D];西南科技大學(xué);2015年

8 宋寧寧;基于動(dòng)電微流控技術(shù)的微粒操控研究[D];齊魯工業(yè)大學(xué);2015年

9 甘露;基于微流控的即時(shí)檢測(cè)芯片的設(shè)計(jì)與制造[D];大連理工大學(xué);2015年

10 劉仁江;微流控神經(jīng)干細(xì)胞芯片的設(shè)計(jì)、制備、檢測(cè)及應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：768627