本文關(guān)鍵詞：聲場(chǎng)流分離機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

聲場(chǎng)流分離機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究

尹海燕  

【摘要】：聲學(xué)驅(qū)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)的技術(shù)是聲——流體力學(xué)的一個(gè)重要分支。這項(xiàng)技術(shù)能有效的驅(qū)動(dòng)低雷諾數(shù)下的液體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在超聲駐波場(chǎng)中，利用聲場(chǎng)輻射力可以分離液體中的懸浮微粒，如，生物分子、染色體、蛋白分子、膠體顆粒和細(xì)胞等。然而與其他聲學(xué)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用相比，聲學(xué)驅(qū)動(dòng)在場(chǎng)流分離領(lǐng)域的應(yīng)用卻沒有引起人們足夠的關(guān)注。因此，本課題研究內(nèi)容圍繞聲場(chǎng)流對(duì)綠色熒光蛋白（GFP）純化展開。主要研究內(nèi)容如下： （1）在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分析了場(chǎng)流分離國內(nèi)外發(fā)展情況，總結(jié)了聲場(chǎng)流驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)狀，分析了郎之萬壓電振子在場(chǎng)流分離設(shè)備上應(yīng)用的意義。 （2）推導(dǎo)了溶液中懸浮微粒受到的超聲輻射力的表達(dá)式，并分析影響輻射力的幾個(gè)要素。給出了作用于微粒的液體粘滯阻力、沉降力計(jì)算公式，從而得出超聲駐波場(chǎng)中微粒受力分析的二維解析模型，，并得到了微粒的運(yùn)動(dòng)方程。 （3）設(shè)計(jì)并開發(fā)了聲場(chǎng)流分離設(shè)備。根據(jù)壓電理論基礎(chǔ)知識(shí)和超聲駐波在介質(zhì)中傳播的速度計(jì)算公式，設(shè)計(jì)分離設(shè)備結(jié)構(gòu)，為了避免硅膠密封圈對(duì)腔室中待分離微粒造成污染，提出了把密封圈放在蓋片上的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)比較研究了利用黏接法、熱鍵合法和螺栓直接連接法加工制造分離設(shè)備的區(qū)別。 （4）利用超聲輻射力和聲沖流聯(lián)合作用對(duì)GFP原液進(jìn)行純化，并在不同的條件下，進(jìn)行了系列的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論模型的正確性。由于GFP的直徑較�。�2.4～4.2nm），遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于1μm，所以原液中的GFP被推到了靠近流道的側(cè)壁位置。 （5）對(duì)比分析了聲場(chǎng)流分離法、飽和硫酸銨法、柱層析法、磁珠法純化綠色熒光蛋白的分離純化效果，聲場(chǎng)流分離法分離的GFP純度介于飽和硫酸銨沉淀法和柱層析法之間，具有GFP活性的蛋白含量占總GFP含量的64%。因而，利用聲場(chǎng)流方法進(jìn)行蛋白純化仍需要對(duì)其操作過程中的條件進(jìn)行優(yōu)化。 本課題結(jié)合壓電學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)和生物學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，深入分析了所設(shè)計(jì)的新型聲場(chǎng)流分離設(shè)備的工作機(jī)理。本文研究所取得的成果將為分離設(shè)備性能改進(jìn)提供了理論和實(shí)驗(yàn)支撐。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O35
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