基于石蜡微打印技术的纸质微流控芯片制作系统及实验研究

发布时间：2020-05-11 19:44

【摘要】：石蜡微打印技术在生物、化学与医学等领域具有非常广泛的应用,同时随着科学技术的发展,石蜡微打印技术的应用推广到越来越多的领域。石蜡微打印技术是一种利用外力迫使石蜡液体以液滴的形式从微喷嘴中喷出,并在底板固化成型的液滴喷射技术,使用石蜡微打印技术制作纸质微流控芯片可以有效降低制作时间,减少制作程序,降低实验成本。通过对国内外纸质微流控芯片制作技术的总结分析,本文提出了一种利用压电作动器提供驱动力的石蜡微打印方法,设计了石蜡微打印喷头装置,制备了喷头的核心部件玻璃微喷嘴,研究了玻璃微喷嘴制作过程:拉制、截断、锻制中各参数对玻璃微喷嘴的成型影响。设计并制作了纸质微流控芯片制作系统,基于DDS原理,以STM32F103RBT6为主控芯片设计了压电作动器驱动控制系统,完成硬件电路设计,上位机和下位机程序设计,实现驱动波形的输出。研究了驱动控制系统参数:驱动波形类型、驱动波形频率、驱动波形占空比、电压等对石蜡微打印效果的影响,确定了系统最佳打印效果的参数范围,并进行了应用实验。以中速滤纸作基板,制作了“十字”型多通道微流控芯片,加热滤纸使石蜡熔化,实现疏水流道在滤纸上的联通,制得的纸质“十字”型多通道微流道宽度为250μm。将去离子水滴在流道内,去离子水沿微流道流动,无泄漏。证明制备的纸质微流控芯片符合实验要求,制备成功。制作了 PH值分析纸质微流控芯片,在滤纸上打印一个3×3阵列点,每个阵列点对应于一个环形微流道,将加入了甘油溶液的磷酸氢二钠与磷酸二氢钾以不同比例混合配置甘油-磷酸盐缓冲液,将缓冲液滴入芯片,得到的不同颜色的PH梯度阵列。区域内反应充分,颜色均匀,梯度明显。
【图文】：

２．１２．２石蜡微打印装置的设计逡逑石蜡微打印装置由压电作动器、石蜡微打印头、玻璃微喷嘴与位置调节器组成，玻逡逑璃微喷嘴的材料与结构特性、制作过程将在第三章作详细介绍，本节主要介绍石蜡微打逡逑印头与压电作动器。逡逑２．２．１石蜡微打印头逡逑石蜡微打印头是盛装石蜡固体并将其加热至熔融状态的功能部件，其结构如图２．２逡逑

压电作动器利用压电陶瓷的逆压电效应产生脉冲惯性力，为保证满足石蜡微打印逡逑所需脉冲惯性力的要求，本文选用德国ＰＩ公司生产层叠式压电作动器：Ｐ－８４４．１０型压电逡逑陶瓷，，如图２．３所示。具有尺寸小、作用力大、精度高、无磨损、响应速度快、功耗小逡逑的特点。逡逑枿二以娭uk：：１１１１逡逑图２．３压电作动器逡逑２．２．３位置调节器逡逑位置调节器用于调节石蜡微打印过程中，玻璃微喷嘴与纸基之间的距离。结构如图逡逑２．４所示。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN492

【参考文献】

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本文编号：2658963