發(fā)布時(shí)間：2023-10-21 15:21

　　微泵作為微流控系統(tǒng)的動(dòng)力源,因其具有裝置體積小、易于大規(guī)模集成、所需樣本試劑少,有效比容積高、試劑利用率高等優(yōu)點(diǎn),吸引了生物化學(xué)分析領(lǐng)域研究者越來越濃厚的興趣。在各種類型的微泵中,蠕動(dòng)微泵作為多腔室機(jī)械式微泵,對運(yùn)輸?shù)囊后w性質(zhì)不敏感,具有生物兼容性好、運(yùn)輸分辨率高、響應(yīng)頻率高、反向截止壓強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn),在藥物運(yùn)輸、細(xì)胞培養(yǎng)、片上混合、微液滴生成等領(lǐng)域應(yīng)用潛力極為廣泛。本論文針對改善微泵響應(yīng)頻率、死體積、制造工藝、成本高、和所需試劑體積大等問題,提出了一種芯片上的蠕動(dòng)微泵技術(shù)。該技術(shù)將致動(dòng)器和微流控芯片分離,使得芯片即插即用成為可能,提高了致動(dòng)器的重復(fù)使用率,降低了使用成本。論文對片上蠕動(dòng)微泵技術(shù)的工作原理、芯片設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)建以及具體應(yīng)用進(jìn)行了研究,具體概括如下:1.提出了一種新型片上蠕動(dòng)微泵技術(shù)方案。致動(dòng)器和芯片采用分離式、模塊化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)簡單。文中建立了微泵流體輸運(yùn)的數(shù)學(xué)模型,利用該模型分析了微泵的輸運(yùn)能力與芯片幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和致動(dòng)器工作參數(shù)的關(guān)系�；谠摲桨讣庸ぶ谱髁似先鋭�(dòng)微泵系統(tǒng),重點(diǎn)研究了致動(dòng)器陣列與微流控芯片的加工與裝配工藝,并對該系統(tǒng)進(jìn)行了表征,實(shí)測了不同驅(qū)動(dòng)條件與不同芯片結(jié)構(gòu)...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 微泵的特點(diǎn)
    1.2 微泵的應(yīng)用
    1.3 微泵的分類
        1.3.1 非機(jī)械式微泵
        1.3.2 機(jī)械式微泵
    1.4 片上蠕動(dòng)微泵研究目的和意義
    1.5 本論文研究內(nèi)容與章節(jié)安排
第2章 片上蠕動(dòng)微泵的工作原理與模型分析
    2.1 片上蠕動(dòng)微泵的工作原理
    2.2 片上蠕動(dòng)微泵的數(shù)學(xué)模型與有限元仿真分析
        2.2.1 微管道流阻計(jì)算公式
        2.2.2 片上蠕動(dòng)微泵的數(shù)學(xué)模型
        2.2.3 微流控芯片的有限元仿真分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 片上蠕動(dòng)微泵的設(shè)計(jì)加工與表征
    3.1 致動(dòng)器與控制部分的選取設(shè)計(jì)與制作
        3.1.1 致動(dòng)器的選取與裝配
        3.1.2 控制電路設(shè)計(jì)
        3.1.3 軟件設(shè)計(jì)
        3.1.4 致動(dòng)器空載性能測試
    3.2 微流控芯片制備與加工
    3.3 片上蠕動(dòng)微泵性能表征
        3.3.1 驅(qū)動(dòng)電壓與流率關(guān)系測試
        3.3.2 驅(qū)動(dòng)頻率與流率關(guān)系測試
        3.3.3 反向截至壓強(qiáng)測試
        3.3.4 片上蠕動(dòng)微泵響應(yīng)時(shí)間測試
    3.4 微流控芯片結(jié)構(gòu)對流體運(yùn)輸性能影響
        3.4.1 管道長度對微泵運(yùn)輸性能的影響
        3.4.2 微流控芯片管道流阻對流體輸運(yùn)的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于蠕動(dòng)微泵的雙通道微混合器研究
    4.1 微混合器的應(yīng)用前景
    4.2 相對混合指數(shù)
    4.3 雙通道蠕動(dòng)微泵微混合器的設(shè)計(jì)與搭建
        4.3.1 雙通道蠕動(dòng)微泵致動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配
        4.3.2 雙通道蠕動(dòng)微泵微混合器控制系統(tǒng)搭建
    4.4 Y型微混合器混合效果
    4.5 Y+Z型微混合器效果
        4.5.1 低頻模式混合
        4.5.2 高頻模式混合
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于蠕動(dòng)微泵的液滴生成技術(shù)研究
    5.1 微流控液滴生成技術(shù)與尺寸控制
    5.2 基于蠕動(dòng)微泵液滴生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
        5.2.1 雙通道蠕動(dòng)微泵液滴生成方法
        5.2.2 蠕動(dòng)微泵與注射泵組合液滴生成方法
        5.2.3 負(fù)壓輔助的蠕動(dòng)微泵液滴生成方法
        5.2.4 負(fù)壓源的選取
    5.3 基于蠕動(dòng)微泵的負(fù)壓輔助可調(diào)尺寸液滴生成技術(shù)
        5.3.1 液滴生成微流控系統(tǒng)的工作原理
        5.3.2 液滴生成微流控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
    5.4 微流控芯片設(shè)計(jì)與制備
    5.5 液滴尺寸調(diào)控方法
        5.5.1 驅(qū)動(dòng)電壓與液滴長度的關(guān)系
        5.5.2 驅(qū)動(dòng)頻率與液滴長度的關(guān)系
        5.5.3 試劑的浪費(fèi)分析
    5.6 按需液滴生成技術(shù)的初步研究
        5.6.1 按需液滴生成微流控系統(tǒng)的應(yīng)用前景
        5.6.2 T型管道中形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定油水界面
        5.6.3 脈沖式運(yùn)輸模式下的按需液滴生成
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
        6.1.1 本論文的主要研究成果
        6.1.2 本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.2 展望
        6.2.1 片上蠕動(dòng)微泵的機(jī)械裝夾優(yōu)化
        6.2.2 微流控芯片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        6.2.3 致動(dòng)器并行優(yōu)化
參考文獻(xiàn)
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果
致謝



本文編號(hào)：3856099