基于微流控技術(shù)制備的微液滴具有尺寸小、通量高和組分可控等優(yōu)勢,在工程應(yīng)用和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。把制備的微液滴捕獲于通道內(nèi)的固定位置,有利于觀察和檢測隨時間變化的生化反應(yīng)過程。本文針對具有順序均勻捕獲微液滴功能的雙支路捕獲微通道網(wǎng)絡(luò),采用實驗與數(shù)值計算相結(jié)合的方法,展開了微液滴捕獲機理以及液滴內(nèi)部流動特性研究。重點聚焦液滴進入雙支路捕獲微通道網(wǎng)絡(luò)之前的內(nèi)部流動特性、液滴在捕獲單元中的路徑選擇模式以及支路流量和壓降的演變規(guī)律、捕獲微通道網(wǎng)絡(luò)中不同支路路徑選擇時液滴的內(nèi)部流動特性。在兩相流動特性研究基礎(chǔ)之上,提出了氣泡引導(dǎo)液滴序列捕獲的新方法。研究結(jié)果為揭示雙支路微通道中兩相流動機理奠定基礎(chǔ),為液滴捕獲技術(shù)的工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。（1）基于捕獲微通道網(wǎng)絡(luò)前端的直通道,實驗研究了液滴內(nèi)部流體的流場形式以及流場形式轉(zhuǎn)變的影響因素。借助Micro-PIV系統(tǒng)獲取液滴內(nèi)部流體的絕對速度場,后處理得到以液滴自身為參考坐標系的相對速度場,利用該實驗方法探究了毛細數(shù)、粘度比、液滴尺寸和界面張力同相對速度場之間的依賴關(guān)系。實驗結(jié)果表明,隨著毛細數(shù)增加,相對速度場結(jié)構(gòu)發(fā)生兩次轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變過程中存在兩個臨界... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的微井板法形成微液滴陣列[28]

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文和 B 混合反應(yīng)且形成液滴陣列。該方法無需外加泵和閥的控制便可形成成百上千的微液滴[33]。基于此原理滑移芯片被用于納升體積樣品的蛋白質(zhì)結(jié)晶反應(yīng)條件篩選[34]、免疫檢測[35]和 PCR 分析[36]等領(lǐng)域。WellsTop plateLoad sample

形成微液滴陣列的工作原理如圖1-5 所示[36]。在已充滿了連續(xù)相的雙層微通道中通入分散相，再注入連續(xù)相，利用連續(xù)相對離散相的剪切作用，在主通道上方的捕獲腔中按照先后順序形成離散化的微液滴陣列。這種方法的突出特點是按照先后順序形成液滴陣列、液滴大小和捕獲腔大小相等、形成液滴的兩相流速范圍較大、捕獲過程數(shù)字化、捕獲率可以達到 100%[36]。Sun 等[37]利用相同的工作原理在兩支路微通道網(wǎng)絡(luò)中形成了單組分微液滴陣列，并且對液滴陣列生成方法進行了拓展。通過把捕獲腔陣列按照大小遞增順序排列，形成大小遞增的液滴陣列；單組分液滴陣列形成后，再注入具有稀釋作用的離散相，形成了濃度梯度液滴陣列。此外，Zhang等[31]把捕獲腔陣列放置于兩平行主通道中間，利用相同的工作原理，捕獲單組分或者多組分油包水或者水包油微液滴陣列。WellDuctWellWellsTop plateDuctsPreloadedreagentSampleLoad sampleAA A BBottomplatea) 底層芯片預(yù)置試劑a) Preload of reagents intowells of the bottom plateb) 對齊上下兩層芯片b) Alignment of top andbottom platesc) 管道里注入樣品c) Loading of a singlesample through the ductsReagentSlippedSampleSampleABABContact and mixBd) 試劑填滿上層捕獲腔d) Sample fills up the wells of the top platee) 滑移上層芯片e) Slipping of top platef) 兩?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2908990