CD-like微流體芯片是一種簡單實(shí)用的微流體平臺(tái),在臨床診斷、藥物合成等需要進(jìn)行生化分析的領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)CD-like芯片中毛細(xì)驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)特性,考慮具有不同潤濕性質(zhì)的復(fù)雜壁面的影響,對(duì)毛細(xì)被動(dòng)閥的流動(dòng)控制性能展開研究。毛細(xì)被動(dòng)閥利用接觸角滯后現(xiàn)象來控制流動(dòng)。微通道和平面蓋板的壁面潤濕性質(zhì),對(duì)自由液面的形狀、位置和附加壓力都具有直接影響。本文利用Surface Evolver（SE）算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)毛細(xì)被動(dòng)閥的仿真。針對(duì)平板形毛細(xì)被動(dòng)閥,分析了微閥臨界壓力的判斷方法,論述了水平集約束的設(shè)置和能量的計(jì)算方法,以及增加計(jì)算初始穩(wěn)定性的措施�？紤]平板形毛細(xì)被動(dòng)閥的三種配置情況:（1）親水平板封裝的疏水通道;（2）疏水平板封裝的親水通道;（3）親水平板封裝的親水通道。對(duì)于第一種配置,以玻璃蓋板封裝PDMS微通道為例,試驗(yàn)和仿真表明,在被動(dòng)閥側(cè)壁,會(huì)有部分接觸線越過擴(kuò)張段入口。要實(shí)現(xiàn)計(jì)算收斂,必須設(shè)置和實(shí)際流動(dòng)相符的邊界條件。設(shè)計(jì)制作了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了SE仿真結(jié)果。對(duì)于第二種配置,以PDMS蓋板封裝Si微通道為例,仿真表明,在微閥打開前,側(cè)壁上的接觸線大部分停留在擴(kuò)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

madou小組的CD-like微流體系統(tǒng)

最多可以實(shí)現(xiàn)近 100 個(gè)單元的并行處理，每個(gè)單元所需液體不1μL[28]。圖 1-1 madou 小組的 CD-like 微流體系統(tǒng)[28]德國 IMTEK 的 Steigert 研究小組利用 PC、PMMA 和 COC 材料，在 CD-li微流體系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了通過全血分析來檢測(cè)酒精濃度（圖 1-2），采用毛細(xì)被動(dòng)閥和虹吸管控制流動(dòng)。所需時(shí)間不超過 150 秒，全血的用量不超過 500nL[29]。

圖 1-3 三星的 CD-like 微流體系統(tǒng)[30]的 Scott O. Sundberg 小組[31]、瑞典 Gyros 公于個(gè)體醫(yī)療的 CD-like 微流體系統(tǒng)。芯片也存在一些缺點(diǎn)。例如，很難在旋轉(zhuǎn)時(shí)電模塊來讀出結(jié)果；不能在線編程等。再就大多數(shù)微閥的阻力固定，而離心力大小和液包括多個(gè)微閥的復(fù)雜流路時(shí)，微閥的尺寸和表 1-2 微閥分類[34]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于離心力驅(qū)動(dòng)微流控芯片的研究進(jìn)展[J]. 張玲,王傳虎.  廣州化工. 2010(11)
[2]表面浸潤的內(nèi)在機(jī)制:最小作用量原理[J]. 劉建林.  力學(xué)與實(shí)踐. 2009(05)
[3]微流體系統(tǒng)中微閥的研究現(xiàn)狀[J]. 肖麗君,陳翔,汪鵬,李以貴,陳迪.  微納電子技術(shù). 2009(02)
[4]微混合器內(nèi)流體混合的研究進(jìn)展(英文)[J]. Elmabruk A. Mansur,葉明星,王運(yùn)東,戴猷元.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(04)
[5]航天器貯箱氣液自由界面追蹤數(shù)值模擬[J]. 李章國,劉秋生,紀(jì)巖,侯輝.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[6]微閥的研究進(jìn)展[J]. 吳睿婷,蔣稼歡,吳云鵬.  醫(yī)用生物力學(xué). 2007(03)
[7]基于玻璃-PDMS復(fù)合結(jié)構(gòu)的微型毛細(xì)管被動(dòng)閥[J]. 牛志強(qiáng),賈曉宇,李建華,張衛(wèi)平,陳文元.  功能材料與器件學(xué)報(bào). 2005(03)
[8]聚二甲基硅氧烷微流體芯片的制作技術(shù)[J]. 劉長春,崔大付,王利.  傳感器技術(shù). 2004(07)
[9]動(dòng)態(tài)接觸角與接觸線上的應(yīng)力奇點(diǎn)[J]. 王曉東,彭曉峰,李篤中.  中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué). 2003(07)
[10]生物芯片概述[J]. 府偉靈.  第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào). 2002(01)

博士論文
[1]速度滑移及其對(duì)微納尺度流動(dòng)影響的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 曹炳陽.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于表面張力作用的MEMS自組裝及其精度控制技術(shù)研究[D]. 顏毅林.桂林電子科技大學(xué) 2008
[2]流體在粗糙固體表面的浸潤及其滯后現(xiàn)象[D]. 曹曉平.中南大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2958546