【摘要】：近年來(lái),隨著微細(xì)加工技術(shù)的不斷發(fā)展,微流控芯片在醫(yī)療診斷、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了更為廣泛的關(guān)注。目前,微流控芯片已經(jīng)逐步從實(shí)驗(yàn)室研究走向商業(yè)化應(yīng)用。這對(duì)芯片的低成本大批量制造提出了更高的要求。本文以3D打印技術(shù)與激光切割技術(shù)為基礎(chǔ),針對(duì)被動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的恒流量調(diào)節(jié)特性,研究了低成本的無(wú)泵驅(qū)動(dòng)慣性微流控集成器件的制造與應(yīng)用。論文取得的具體研究成果如下:(1)完成3D打印慣性微流控器件的性能表征及粒子富集濃縮實(shí)驗(yàn)。基于光固化3D打印技術(shù)的特點(diǎn),改進(jìn)螺旋形微流道的打印方法,并用倒模的方法檢測(cè)該器件微流道的截面形狀精度。為進(jìn)一步降低器件加工成本,采用雙面粘性膠配合螺紋連接的密封方案將微流控器件組裝完成。結(jié)合細(xì)胞計(jì)數(shù)儀自動(dòng)計(jì)數(shù)功能,分析研究了 3D打印器件內(nèi)粒子濃縮效率與驅(qū)動(dòng)流速和初始溶液里粒子濃度之間的關(guān)系,獲得了對(duì)不同尺寸粒子濃縮的最佳流速范圍。最后,將器件操控對(duì)象拓展為復(fù)雜生物顆粒,實(shí)驗(yàn)表明該3D打印器件對(duì)尺寸分散的花粉粒子和可變形的腫瘤細(xì)胞也有較好的富集濃縮作用。(2)掌握了被動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的恒定流量調(diào)節(jié)規(guī)律,完成集成器件的血漿提取應(yīng)用研究。針對(duì)低成本微流控器件的即時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求,設(shè)計(jì)了一種集成流量調(diào)節(jié)閥的無(wú)泵驅(qū)動(dòng)慣性微流控器件。首先,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和流固耦合仿真的方法,研究討論了微閥腔室高度、彈性薄膜通孔直徑和輸入壓強(qiáng)波動(dòng)對(duì)輸出流量的影響。其次,結(jié)合微閥和慣性微流控器件各自恒流與操控粒子的特點(diǎn),以串聯(lián)的方式將兩者集成為一個(gè)整體,該集成器件不僅具有了微閥消除輸入壓強(qiáng)波動(dòng)的特點(diǎn),也具有微流控芯片操控微米粒子的能力。最后,舍棄電力驅(qū)動(dòng)的精密注射泵,手動(dòng)按壓注射器,操控集成器件實(shí)現(xiàn)不同稀釋度下血液的細(xì)胞分離與血漿提取實(shí)驗(yàn)。(3)掌握了高通量微閥與多層聚合物薄膜芯片的制作,完成高通量集成器件的粒子操控研究。發(fā)揮激光加工技術(shù)制造成本低與適宜大批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),研究了極高通量微閥與多層聚合物薄膜芯片的制造方法與集成應(yīng)用。首先,對(duì)激光切割和塑封技術(shù)的工藝進(jìn)行探索,獲得了不同材料的最佳制造參數(shù),為后續(xù)微閥腔室和聚合物薄膜芯片的制作提供技術(shù)參數(shù)。其次,為提高微閥的恒定流量數(shù)值波動(dòng)范圍,設(shè)計(jì)了一種三支流并聯(lián)的高通量微閥,將微閥恒流量提高八倍至9.95 ml/min。同時(shí)改進(jìn)堆疊方案,完成四層聚合物薄膜芯片的垂直堆疊設(shè)計(jì)與裝配。最后,集成高通量微閥與多層堆疊微流控芯片,實(shí)現(xiàn)微藻的濃縮富集應(yīng)用研究。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TH703

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：2775501