面向光制造的微流体芯片设计与控制方法

发布时间：2017-08-26 09:32

  本文关键词：面向光制造的微流体芯片设计与控制方法

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【摘要】：微流控技术伴随着微纳米领域的深入研究而飞速发展,是微纳米科技中最具前瞻性的领域之一。微流体芯片作为其中具有革命性的新技术载体,通过对物理、机械、化学、生物、医学和微加工等多学科领域的交叉,实现将生化研究和医药领域的试样从处理到检测的集成化、智能化、微型化与便携化,仅需微量样品就实现快速、高效、精确的操控和检测,具有检测精度高、试剂用量低成本等优点。微流体芯片对多学科多领域的发展具有巨大影响,成为可以连接相关领域的桥梁。微流体芯片的加工是微流控技术中基本。然而对于生物医学和组织工程学领域,目前的微流体芯片加工技术还有一些不足,体现在在三维阵列结构加工、加工成本以及复杂的加工工序等方面。数字微镜器件,DMD(Digital micro-mirror device),是一种实现无掩模紫外光加工的重要设备。与此同时基于水凝胶的紫外光刻技术就己经非常成熟,紫外光聚合反应逐渐被应用与微流体芯片制作当中。作为最常用的一种水凝胶前体,聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)因其具有较好的紫外聚合性和生物相容性而被广泛应用于生物和组织工程学领域。将光制造技术与传统微流体芯片技术相结合,制作基于光制造的微流体芯片是我的研究目标针对面向光制造的微流体芯片设计与控制方法研究中的若干关键问题开展研究工作,主要包括以下几个方面:(1)面向光制造的微流体芯片主体设计与制作。通过工作台式雕刻机的微流体芯片设计与制作方法。通过这种数控雕刻机制作PDMS微流体芯片主体。(2)有限元方法对单列微柱结构进行流体动力学仿真分析。采用有限元方法仿真工具Comsol Multiphysics对微流体芯片中流场进行仿真分析。(3)面向微结构一体化制造的实验系统平台搭建。构建包括上位机、激光图形化设备、三维移动平台、液流控制系统以及图像采集系统这几大部分紫外光固化微结构一体化系统,通过LabVIEW软件编写控制界面。
【关键词】：微流体芯片 数字微镜 LabVIEW
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN492
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究现状11-23
• 1.2.1 微流体芯片技术11-18
• 1.2.2 基于光的微操作方法18-19
• 1.2.3 基于光的微加工制造方法19-23
• 1.3 本文的研究目标与主要研究内容23-24
• 1.4 本文的结构安排24-26
• 第2章 面向光制造的微流体芯片主体的制作方法26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 几种微流体芯片的常见制作方法介绍26
• 2.3 氧等离子体处理技术26-28
• 2.4 面向光制造的微流体芯片主体的制作方法28-32
• 2.4.1 PMMA模版的设计与加工29-30
• 2.4.2 PDMS的加热固化30-31
• 2.4.3 PDMS于玻璃键合封装成微流体芯片31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 微流控芯片中微柱阵列流场仿真研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 有限元软件Comsol Multiphysics介绍33-35
• 3.3 微流体芯片中流场的仿真原理35-37
• 3.4 微流控芯片中微柱阵列流场仿真37-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于DMD的紫外光固化研究43-47
• 4.1 引言43
• 4.2 PEGDA紫外固化前聚体溶液的制备43-44
• 4.3 DMD器件及其理论分辨率分析44-46
• 4.3.1 DMD简介44-45
• 4.3.2 DMD理论分辨率分析45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 面向微结构一体化制造的自动化实验系统47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 硬件方面47-48
• 5.3 软件方面48-52
• 5.4 光固化微柱阵列相关实验52-56
• 5.5 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-65

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本文编号：740898