發(fā)布時間：2017-08-25 14:31

  本文關鍵詞：仿生微泵結構改進及其輸出特性研究

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【摘要】：微流體的驅動和控制是微全分析系統(tǒng)的核心技術之一。微泵是微流體的驅動技術的載體,是微流控系統(tǒng)中“跳動的心臟”。它已經(jīng)能夠廣泛的應用在化學分析、細胞培養(yǎng)、藥物輸送和醫(yī)療診斷分析等領域。 本文根據(jù)植物的蒸騰作用驅動植物體內水分向上運輸?shù)臋C理,改進并制作了可調速的微流控泵,將微泵與微流控芯片連接組建了微流體驅動系統(tǒng),從而能夠實現(xiàn)對微納流體流速的控制,同時也測試了不同濕度下微流體的流速來研究濕度對微流控泵驅動力的影響。從控制微流體流速方面較為深入的研究了微流體的蒸騰驅動技術。主要的研究內容如下： (1)改進并制作可調速仿生微流控泵并制作SU-8膠陣列微孔膜和PDMS微流控芯片。對基于植物蒸騰原理的仿生微泵進行改進,對盒腔式的微泵分別進行了裝配改進、密封改進、輸入端改進,對各個部件尤其是調速機構進行了有效的改進；選取瓊脂糖水凝膠制作微流控泵的泵芯；參考仿照植物葉片氣孔的尺寸與間距,采用掩模光刻工藝和薄膜剝離技術制作SU-8膠陣列微孔膜;并用硅片制作帶有微米溝道的芯片模具,澆鑄PDMS,鍵合制作了PDMS微流控芯片； (2)搭建仿生微泵驅動系統(tǒng)并進行測試實驗。連接仿生微泵和測速微流控芯片,搭建微流體驅動系統(tǒng),對仿生微泵對微流體驅動流速的穩(wěn)定性進行測試,在顯微鏡下觀測微泵驅動的流體在芯片中的流動情況；調節(jié)硅膠薄膜的遮蓋面積,控制參加蒸騰作用的微孔數(shù)目,進行對仿生微泵流速調節(jié)的測試實驗,分析微泵的驅動微流體的流速與參加蒸騰作用的微孔數(shù)目之間的關系； (3)濕度對仿生微泵驅動微流體流速的影響實驗。制備室溫下不同的飽和鹽液,用以調節(jié)封閉環(huán)境中的濕度條件,應用以仿生微泵為驅動的微流體驅動系統(tǒng),測定室溫下不同濕度對該微泵的流速大小和穩(wěn)定性的影響,并進行分析。 實驗結果表明,在一般環(huán)境條件下,改進后的仿生微泵能夠提供納升級的穩(wěn)定流速,并且可以通過改變參與蒸騰作用的微孔數(shù)目來調節(jié)控制流速,平均每增加30個蒸騰微孔,流速大約可提高0.08nl/s,最大流速達到約0.9nl/s。同時也證明了仿生微泵流速受濕度環(huán)境的影響,且流速與相對濕度正線性關系,在相對濕度為30-100%RH范圍內,相對濕度值每升高1%,微流體流速就降低0.0091nl/s。
【關鍵詞】：仿生微泵 植物蒸騰 微流控芯片 濕度控制
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH38;TB17
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 背景和意義10-11
• 1.2 微驅動泵研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 微泵分類和特點11
• 1.2.2 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3 本文研究內容16-18
• 2 仿生微泵結構設計與制作18-30
• 2.1 概述18-19
• 2.2 泵體的結構改進與制作19-27
• 2.2.1 微泵驅動外殼改進19-22
• 2.2.2 各個部件的設計改進22-23
• 2.2.3 微孔膜的結構與制作工藝23-25
• 2.2.4 調速機構的改進25-27
• 2.3 泵芯的制作27-29
• 2.3.1 泵芯材料選取27-28
• 2.3.2 制作工藝28-29
• 2.4 本章小結29-30
• 3 測速微流控芯片制作30-36
• 3.1 微流控芯片概述30-31
• 3.2 微流控芯片的設計與制作31-33
• 3.2.1 微流控芯片的結構設計31
• 3.2.2 制作工藝31-33
• 3.3 芯片中微納米溝道的測量33-35
• 3.4 芯片與微管的連接35
• 3.5 本章小結35-36
• 4 仿生微泵的穩(wěn)定性測試與流量調速實驗36-43
• 4.1 仿生微泵的穩(wěn)定性測試36-39
• 4.1.1 流速的測量方法36-37
• 4.1.2 實驗過程與結果37-39
• 4.2 仿生微泵的調速39-40
• 4.2.1 調速的仿生原理39
• 4.2.2 調速方法39-40
• 4.3 仿生微泵的調速實驗40
• 4.4 實驗結果與數(shù)據(jù)分析40-42
• 4.4.1 實驗結果40-42
• 4.4.2 數(shù)據(jù)分析42
• 4.5 本章小結42-43
• 5 濕度對仿生微泵系統(tǒng)的影響研究43-52
• 5.1 濕度調節(jié)方案43-44
• 5.2 濕度控制平臺的搭建44-46
• 5.2.1 溫濕度控制儀表44
• 5.2.2 濕度控制平臺的設計與制作44-46
• 5.3 濕度調節(jié)實驗46-47
• 5.3.1 濕度調節(jié)試劑的選擇46
• 5.3.2 濕度的調節(jié)效果測試46-47
• 5.4 濕度對流量影響實驗47-51
• 5.4.1 濕度對流量的影響實驗47-48
• 5.4.2 濕度對流量影響實驗結果48-50
• 5.4.3 實驗結果分析50-51
• 5.5 本章小結51-52
• 結論52-53
• 參考文獻53-55
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況55-56
• 致謝56-57

【參考文獻】

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本文編號：737187