新型声学体波芯片的制备研究

发布时间：2020-10-30 07:45

　　 由于微机电加工技术(MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)的飞快发展,微流控技术的研究也开始得到大家广泛的关注。在这最近的三十年里,基于微加工的微流控芯片已经在物理、化学、生物等领域展示很好的应用前景。微流控芯片由于它具有小型化和易于集成的特点,使得样品的检测,控制和分析多种功能在一个硬币大小的芯片上面完成成为可能。与传统的技术比较,这种被称为芯片实验室(Lab-on-a-chip,LOC)的技术大大缩小了器件的尺寸,减少了样品的用量,降低了实验成本。所以在生物分析和检测、化学合成、药物递送等领域非常受欢迎。声学微流控芯片由于它具有小型、灵敏度高、生物兼容性高、集成性高、无接触等优势受到了广泛关注,成为了现在研究的热点之一。而我们的声学体波芯片由于还有大通量、制备工艺成熟的优势,在微粒操控领域已经展示了很好的应用前景,但是制备难度较高。本论文中我们主要利用微加工技术与压电声学材料制备出传统的声学体波微流控芯片,并结合交流信号输入,压电材料特性,声波操控手段不断测试和优化芯片性能,实现微米级粒子的精确操控、富集和分离。接下来基于硅胶键合层制备新型的体波芯片。这种芯片制备容易、价格低廉、安全,通过测试,我们证明了我们新型体波芯片的可行性,并结合仿真模拟和实验结果与传统芯片进行了比较,分析了改进型芯片的优势和不足。具体的工作内容可以分为以下几个方面:1.基于已有的实验条件和我们实验的目的,我们制备出能够产生稳定声学物理场的传统体波微流控芯片。通入二氧化硅微球模拟实验样本,我们在声学微流控芯片上实现微粒操控、富集和分选。通过调控输入信号的大小、信号源频率以及液体的流速等因素来优化实验效果。2.通过旋涂一层PDMS薄膜作为键合层,我们制备出新型、简易、低成本的声学体波芯片,通过优化实验参数,这种三明治结构的芯片实现高纯度的粒子富集。3.结合实验结果和仿真软件模拟结果,我们将改进型体波芯片和传统体波芯片进行比较,分析改进型体波芯片的优势和不足。最后通过与实验优化,我们在一个很小输入功率21dBm,流速1ml/h的条件下实现了硅球富集效率大于97%。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN492
【部分图文】：

武汉大学硕士学位论文传统实验室，在芯片上集成多个实验室功能的实验室芯片，型的准备步骤的解决方案，微流体在其中扮演着重要的角或纳米尺度结构中操纵和研宄微量流体的物理和工程，这使、集成和自动化都能实现。??的来说微流控芯片实验室的特点：［１３】??把一些基本结构单元比如细胞培养、分选、裂解、样品制等有效的集成到一块面积上只有几平方厘米的芯片之上；??它可以将不同结构微通道连接成网络，使得流体经过整个芯状态；??芯片可以灵活替代常规物理、化学以及生物等实验室常见的微流控芯片基本特性和最大优点是在微小平台上使得多种合和大规模集成。??

在广泛接受之前，微流体领域有许多障碍要克服。例如，人员采用微流体设备的速度很慢，因为这些设备通常都很统必须小心地与微流体芯片相结合，以提供适当的密封和型的仪器不同，微通道中的小气泡会造成毁灭性的设备故设备本身很小，但外部探测器、样本注入和抽运系统往往人员发现，简单地将现有的仪器小型化，并不总能比现有功能。展望未来，微流体设备需要变得更简单，以获得应需要在高需求的应用程序中使用，并提供有价值和新颖的将现有的技术小型化。??前面临着广泛接受的挑战，微流设备仍然比传统设备提供个很明显的优势是早期的设备的小范围。随着长度的减小，移等过程的速度大大加快，设备可以更快地进行分析和响使得微流体设备可移植到临床或现场使用，用于现场诊断设备的体积小到可以使它们成为可植入的设备，如药物输测设备。由于该设备是成化的，更多的实验可以并疔运

?＾＇?、二」：：??图１．?３分子诊断芯片??然而，在广泛接受之前，微流体领域有许多障碍要克服。例如，在这个领域??之外的研宄人员采用微流体设备的速度很慢，因为这些设备通常都很复杂。外部??流体输送系统必须小心地与微流体芯片相结合，以提供适当的密封和真正少量的??试剂。与大型的仪器不同，微通道中的小气泡会造成毁灭性的设备故障。此外，??虽然微流体设备本身很小，但外部探测器、样本注入和抽运系统往往体积庞大。??最后，研宄人员发现，简单地将现有的仪器小型化，并不总能比现有的成熟技术??更好地改进功能。展望未来，微流体设备需要变得更简单，以获得应用。此外，??微流体设备需要在高需求的应用程序中使用
【参考文献】

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本文编号：2862206