并联电渗驱动微型无阀泵的研究

发布时间：2017-09-19 19:09

  本文关键词：并联电渗驱动微型无阀泵的研究

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【摘要】：当今社会青光眼患者的数量不断增加，受到全世界的瞩目与关注，而相关治疗也成了各国争相研究的课题。微泵是微流控系统众多器件中最关键的器件之一，已经可以广泛应用于医药方面。电渗驱动的微泵被广泛的应用在微流控芯片装置中，与其他微型泵相比，，电渗泵不具有可移动部件；便于携带和保养；在制作过程中容易与其他微流控电路进行集成。本文提出设计一个双并联电渗驱动泵，选择生物兼容性好的材料，可用于实现青光眼房水引流装置的加工，达到治疗青光眼的目的. 本文首先研究了微流控系统的基本理论，对电渗泵微通道中的双电层产生机理进行分析，通过理论模型求解和利用仿真软件分析了影响电渗泵性能的因素，不仅包括驱动电压的大小，还有微通道的尺寸。通过对串联和并联两种结构的电渗微泵进行对比分析，选用载玻片作为芯片基底并获得其最佳工艺参数，制作了带电极的PDMS-玻璃双并联微通道微型无阀泵。最后使用COMSOL仿真软件对一条主通道的流速进行了仿真，得出结构最优几何参数，总结出了各因数影响电渗流性能的趋势。确定了双并联式直流电渗泵的微加工工艺流程，设计了电渗泵微通道的结构，通过结合MEMS技术制作出双并联电渗微泵。建立实验测试平台，记录一段时间内各微泵泵送液体的体积，分别计算单个微泵的流速和总流速，并在人体可接受电压5V内，微泵流速可以达到正常人体眼球房水引流速度，结合正常眼内房水引流速度，确定合理的驱动电压设计值，这将对未来制作实际可用的房水引流装置和器件产生指导意义。
【关键词】：青光眼 MEMS 电渗流 微泵 流体测试
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH786
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1．绪论9-23
• 1.1 课题的研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-21
• 1.3 本论文的主要研究内容21-23
• 1.3.1 学术构想及思路21
• 1.3.2 主要研究内容21-23
• 2．微型无阀泵的设计理论23-31
• 2.1 微流控系统的理论分析23-25
• 2.1.1 微流控系统的微通道内流体分析23-24
• 2.1.2 微、宏观流体系统的对比分析24-25
• 2.2 无阀微泵的工作原理25-27
• 2.3 电渗微泵的原理27-29
• 2.3.1 电渗流的产生27
• 2.3.2 电渗泵的基本原理27-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3．双并联微通道电渗泵的建模及仿真分析31-37
• 3.1 双并联微通道电渗泵的理论模型分析31-32
• 3.2 双并联微通道电渗泵的模型的建立32-33
• 3.3 双并联电渗微泵的仿真及结果分析33-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4．电渗微泵的结构设计及制作37-49
• 4.1 并联电渗微泵的结构设计37-41
• 4.1.1 微泵的整体结构设计方案37-38
• 4.1.2 并联电渗微泵的微通道结构的设计38-39
• 4.1.3 并联电渗微泵的测试电极结构的设计39-41
• 4.2 分析选择生物兼容和高疲劳特性的有机聚合物材料41
• 4.3 新型双并联电渗微泵的制作41-46
• 4.3.1 并联电渗微泵的泵体加工42-44
• 4.3.2 并联电渗微泵的测试电极加工44-46
• 4.4 本章小结46-49
• 5．模拟房水引流实验及微泵性能测试49-55
• 5.1 微泵的性能测试实验49-50
• 5.1.1 测试平台的搭建49
• 5.1.2 实验过程49-50
• 5.2 电渗微泵的性能测试结果50-53
• 5.2.1 测试结果50-51
• 5.2.2 分析结果及问题51-53
• 5.3 本章小结53-55
• 6．总结55-59
• 6.1 主要研究工作55-56
• 6.2 主要创新点56
• 6.3 课题进一步研究的设想56-57
• 6.4 展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果63-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：883390