应用于CD-like微流体芯片的毛细被动阀研究
发布时间：2021-01-05 11:03
CD-like微流体芯片是一种简单实用的微流体平台,在临床诊断、药物合成等需要进行生化分析的领域有着重要的应用价值。本文针对CD-like芯片中毛细驱动的流动特性,考虑具有不同润湿性质的复杂壁面的影响,对毛细被动阀的流动控制性能展开研究。毛细被动阀利用接触角滞后现象来控制流动。微通道和平面盖板的壁面润湿性质,对自由液面的形状、位置和附加压力都具有直接影响。本文利用Surface Evolver（SE）算法,实现了对毛细被动阀的仿真。针对平板形毛细被动阀,分析了微阀临界压力的判断方法,论述了水平集约束的设置和能量的计算方法,以及增加计算初始稳定性的措施。考虑平板形毛细被动阀的三种配置情况:（1）亲水平板封装的疏水通道;（2）疏水平板封装的亲水通道;（3）亲水平板封装的亲水通道。对于第一种配置,以玻璃盖板封装PDMS微通道为例,试验和仿真表明,在被动阀侧壁,会有部分接触线越过扩张段入口。要实现计算收敛,必须设置和实际流动相符的边界条件。设计制作了相应的实验装置,试验结果验证了SE仿真结果。对于第二种配置,以PDMS盖板封装Si微通道为例,仿真表明,在微阀打开前,侧壁上的接触线大部分停留在扩...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
madou小组的CD-like微流体系统
最多可以实现近 100 个单元的并行处理，每个单元所需液体不1μL[28]。图 1-1 madou 小组的 CD-like 微流体系统[28]德国 IMTEK 的 Steigert 研究小组利用 PC、PMMA 和 COC 材料，在 CD-li微流体系统上实现了通过全血分析来检测酒精浓度（图 1-2），采用毛细被动阀和虹吸管控制流动。所需时间不超过 150 秒，全血的用量不超过 500nL[29]。
图 1-3 三星的 CD-like 微流体系统[30]的 Scott O. Sundberg 小组[31]、瑞典 Gyros 公于个体医疗的 CD-like 微流体系统。芯片也存在一些缺点。例如，很难在旋转时电模块来读出结果；不能在线编程等。再就大多数微阀的阻力固定，而离心力大小和液包括多个微阀的复杂流路时，微阀的尺寸和表 1-2 微阀分类[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离心力驱动微流控芯片的研究进展[J]. 张玲,王传虎. 广州化工. 2010(11)
[2]表面浸润的内在机制:最小作用量原理[J]. 刘建林. 力学与实践. 2009(05)
[3]微流体系统中微阀的研究现状[J]. 肖丽君,陈翔,汪鹏,李以贵,陈迪. 微纳电子技术. 2009(02)
[4]微混合器内流体混合的研究进展(英文)[J]. Elmabruk A. Mansur,叶明星,王运东,戴猷元. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(04)
[5]航天器贮箱气液自由界面追踪数值模拟[J]. 李章国,刘秋生,纪岩,侯辉. 空间科学学报. 2008(01)
[6]微阀的研究进展[J]. 吴睿婷,蒋稼欢,吴云鹏. 医用生物力学. 2007(03)
[7]基于玻璃-PDMS复合结构的微型毛细管被动阀[J]. 牛志强,贾晓宇,李建华,张卫平,陈文元. 功能材料与器件学报. 2005(03)
[8]聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术[J]. 刘长春,崔大付,王利. 传感器技术. 2004(07)
[9]动态接触角与接触线上的应力奇点[J]. 王晓东,彭晓峰,李笃中. 中国科学E辑:技术科学. 2003(07)
[10]生物芯片概述[J]. 府伟灵. 第三军医大学学报. 2002(01)
博士论文
[1]速度滑移及其对微纳尺度流动影响的分子动力学研究[D]. 曹炳阳.清华大学 2005
硕士论文
[1]基于表面张力作用的MEMS自组装及其精度控制技术研究[D]. 颜毅林.桂林电子科技大学 2008
[2]流体在粗糙固体表面的浸润及其滞后现象[D]. 曹晓平.中南大学 2005
本文编号：2958546
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
madou小组的CD-like微流体系统
最多可以实现近 100 个单元的并行处理，每个单元所需液体不1μL[28]。图 1-1 madou 小组的 CD-like 微流体系统[28]德国 IMTEK 的 Steigert 研究小组利用 PC、PMMA 和 COC 材料，在 CD-li微流体系统上实现了通过全血分析来检测酒精浓度（图 1-2），采用毛细被动阀和虹吸管控制流动。所需时间不超过 150 秒，全血的用量不超过 500nL[29]。
图 1-3 三星的 CD-like 微流体系统[30]的 Scott O. Sundberg 小组[31]、瑞典 Gyros 公于个体医疗的 CD-like 微流体系统。芯片也存在一些缺点。例如，很难在旋转时电模块来读出结果；不能在线编程等。再就大多数微阀的阻力固定，而离心力大小和液包括多个微阀的复杂流路时，微阀的尺寸和表 1-2 微阀分类[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离心力驱动微流控芯片的研究进展[J]. 张玲,王传虎. 广州化工. 2010(11)
[2]表面浸润的内在机制:最小作用量原理[J]. 刘建林. 力学与实践. 2009(05)
[3]微流体系统中微阀的研究现状[J]. 肖丽君,陈翔,汪鹏,李以贵,陈迪. 微纳电子技术. 2009(02)
[4]微混合器内流体混合的研究进展(英文)[J]. Elmabruk A. Mansur,叶明星,王运东,戴猷元. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(04)
[5]航天器贮箱气液自由界面追踪数值模拟[J]. 李章国,刘秋生,纪岩,侯辉. 空间科学学报. 2008(01)
[6]微阀的研究进展[J]. 吴睿婷,蒋稼欢,吴云鹏. 医用生物力学. 2007(03)
[7]基于玻璃-PDMS复合结构的微型毛细管被动阀[J]. 牛志强,贾晓宇,李建华,张卫平,陈文元. 功能材料与器件学报. 2005(03)
[8]聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术[J]. 刘长春,崔大付,王利. 传感器技术. 2004(07)
[9]动态接触角与接触线上的应力奇点[J]. 王晓东,彭晓峰,李笃中. 中国科学E辑:技术科学. 2003(07)
[10]生物芯片概述[J]. 府伟灵. 第三军医大学学报. 2002(01)
博士论文
[1]速度滑移及其对微纳尺度流动影响的分子动力学研究[D]. 曹炳阳.清华大学 2005
硕士论文
[1]基于表面张力作用的MEMS自组装及其精度控制技术研究[D]. 颜毅林.桂林电子科技大学 2008
[2]流体在粗糙固体表面的浸润及其滞后现象[D]. 曹晓平.中南大学 2005
本文编号：2958546
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