由于微機(jī)電加工技術(shù)(MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)的飛快發(fā)展,微流控技術(shù)的研究也開始得到大家廣泛的關(guān)注。在這最近的三十年里,基于微加工的微流控芯片已經(jīng)在物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域展示很好的應(yīng)用前景。微流控芯片由于它具有小型化和易于集成的特點(diǎn),使得樣品的檢測,控制和分析多種功能在一個硬幣大小的芯片上面完成成為可能。與傳統(tǒng)的技術(shù)比較,這種被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip,LOC)的技術(shù)大大縮小了器件的尺寸,減少了樣品的用量,降低了實(shí)驗(yàn)成本。所以在生物分析和檢測、化學(xué)合成、藥物遞送等領(lǐng)域非常受歡迎。聲學(xué)微流控芯片由于它具有小型、靈敏度高、生物兼容性高、集成性高、無接觸等優(yōu)勢受到了廣泛關(guān)注,成為了現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)之一。而我們的聲學(xué)體波芯片由于還有大通量、制備工藝成熟的優(yōu)勢,在微粒操控領(lǐng)域已經(jīng)展示了很好的應(yīng)用前景,但是制備難度較高。本論文中我們主要利用微加工技術(shù)與壓電聲學(xué)材料制備出傳統(tǒng)的聲學(xué)體波微流控芯片,并結(jié)合交流信號輸入,壓電材料特性,聲波操控手段不斷測試和優(yōu)化芯片性能,實(shí)現(xiàn)微米級粒子的精確操控、富集和分離。接下來基于硅膠鍵合層制備新型的體波芯片。這種芯片制備容易、價格低廉、安全,通過測試,我們證明了我們新型體波芯片的可行性,并結(jié)合仿真模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)芯片進(jìn)行了比較,分析了改進(jìn)型芯片的優(yōu)勢和不足。具體的工作內(nèi)容可以分為以下幾個方面:1.基于已有的實(shí)驗(yàn)條件和我們實(shí)驗(yàn)的目的,我們制備出能夠產(chǎn)生穩(wěn)定聲學(xué)物理場的傳統(tǒng)體波微流控芯片。通入二氧化硅微球模擬實(shí)驗(yàn)樣本,我們在聲學(xué)微流控芯片上實(shí)現(xiàn)微粒操控、富集和分選。通過調(diào)控輸入信號的大小、信號源頻率以及液體的流速等因素來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果。2.通過旋涂一層PDMS薄膜作為鍵合層,我們制備出新型、簡易、低成本的聲學(xué)體波芯片,通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù),這種三明治結(jié)構(gòu)的芯片實(shí)現(xiàn)高純度的粒子富集。3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真軟件模擬結(jié)果,我們將改進(jìn)型體波芯片和傳統(tǒng)體波芯片進(jìn)行比較,分析改進(jìn)型體波芯片的優(yōu)勢和不足。最后通過與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,我們在一個很小輸入功率21dBm,流速1ml/h的條件下實(shí)現(xiàn)了硅球富集效率大于97%。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN492
【部分圖文】：

武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，在芯片上集成多個實(shí)驗(yàn)室功能的實(shí)驗(yàn)室芯片，型的準(zhǔn)備步驟的解決方案，微流體在其中扮演著重要的角或納米尺度結(jié)構(gòu)中操縱和研宄微量流體的物理和工程，這使、集成和自動化都能實(shí)現(xiàn)。??的來說微流控芯片實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)：［１３】??把一些基本結(jié)構(gòu)單元比如細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解、樣品制等有效的集成到一塊面積上只有幾平方厘米的芯片之上；??它可以將不同結(jié)構(gòu)微通道連接成網(wǎng)絡(luò)，使得流體經(jīng)過整個芯狀態(tài)；??芯片可以靈活替代常規(guī)物理、化學(xué)以及生物等實(shí)驗(yàn)室常見的微流控芯片基本特性和最大優(yōu)點(diǎn)是在微小平臺上使得多種合和大規(guī)模集成。??

在廣泛接受之前，微流體領(lǐng)域有許多障礙要克服。例如，人員采用微流體設(shè)備的速度很慢，因?yàn)檫@些設(shè)備通常都很統(tǒng)必須小心地與微流體芯片相結(jié)合，以提供適當(dāng)?shù)拿芊夂托偷膬x器不同，微通道中的小氣泡會造成毀滅性的設(shè)備故設(shè)備本身很小，但外部探測器、樣本注入和抽運(yùn)系統(tǒng)往往人員發(fā)現(xiàn)，簡單地將現(xiàn)有的儀器小型化，并不總能比現(xiàn)有功能。展望未來，微流體設(shè)備需要變得更簡單，以獲得應(yīng)需要在高需求的應(yīng)用程序中使用，并提供有價值和新穎的將現(xiàn)有的技術(shù)小型化。??前面臨著廣泛接受的挑戰(zhàn)，微流設(shè)備仍然比傳統(tǒng)設(shè)備提供個很明顯的優(yōu)勢是早期的設(shè)備的小范圍。隨著長度的減小，移等過程的速度大大加快，設(shè)備可以更快地進(jìn)行分析和響使得微流體設(shè)備可移植到臨床或現(xiàn)場使用，用于現(xiàn)場診斷設(shè)備的體積小到可以使它們成為可植入的設(shè)備，如藥物輸測設(shè)備。由于該設(shè)備是成化的，更多的實(shí)驗(yàn)可以并疔運(yùn)

?＾＇?、二」：：??圖１．?３分子診斷芯片??然而，在廣泛接受之前，微流體領(lǐng)域有許多障礙要克服。例如，在這個領(lǐng)域??之外的研宄人員采用微流體設(shè)備的速度很慢，因?yàn)檫@些設(shè)備通常都很復(fù)雜。外部??流體輸送系統(tǒng)必須小心地與微流體芯片相結(jié)合，以提供適當(dāng)?shù)拿芊夂驼嬲倭康??試劑。與大型的儀器不同，微通道中的小氣泡會造成毀滅性的設(shè)備故障。此外，??雖然微流體設(shè)備本身很小，但外部探測器、樣本注入和抽運(yùn)系統(tǒng)往往體積龐大。??最后，研宄人員發(fā)現(xiàn)，簡單地將現(xiàn)有的儀器小型化，并不總能比現(xiàn)有的成熟技術(shù)??更好地改進(jìn)功能。展望未來，微流體設(shè)備需要變得更簡單，以獲得應(yīng)用。此外，??微流體設(shè)備需要在高需求的應(yīng)用程序中使用
【參考文獻(xiàn)】

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1 李思晢;國世上;趙興中;;聲鉗在微流控芯片中的發(fā)展和應(yīng)用[J];現(xiàn)代物理知識;2011年01期

2 彭露;朱紅偉;楊旻;國世上;;微溝道內(nèi)兩相流速比對液滴形成的影響[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2010年09期

3 王耀武;馮乃祥;孫挺;尤晶;秦劍;;自然沉降法去除鋁硅合金中鐵相的機(jī)制探討[J];稀有金屬;2010年01期

4 徐溢;曹強(qiáng);曾雪;郝敦玲;吳永杰;;介電電泳芯片及其在細(xì)胞分析中的應(yīng)用[J];化學(xué)通報;2009年07期

5 光新蘭;張洪;戴鵬飛;;薄膜過濾法在藥品檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J];醫(yī)藥導(dǎo)報;2006年03期

6 陳光紅,于映,羅仲梓,吳清鑫;AZ5214E反轉(zhuǎn)光刻膠的性能研究及其在剝離工藝中的應(yīng)用[J];功能材料;2005年03期

7 司俊杰,馬斌;10%TMAH硅濕法腐蝕技術(shù)的研究[J];微細(xì)加工技術(shù);2004年03期

8 高曉黎,季興梅;葡聚糖凝膠柱色譜法測定脂質(zhì)體包封率的條件篩選[J];中國藥學(xué)雜志;2003年07期

9 張學(xué)進(jìn),朱永元,陳延峰,萬志良,陸延青,閔乃本;基于聲學(xué)超晶格鈮酸鋰的新型體聲波器件(英文)[J];南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年04期

10 張立國,陳迪,楊帆,李以貴;SU-8膠光刻工藝研究[J];光學(xué)精密工程;2002年03期

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1 趙揚(yáng);超聲體波聲壓反射系數(shù)譜表征表面涂層研究[D];大連理工大學(xué);2010年

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1 遲媛媛;PZT基鐵電材料的制備及性能研究[D];天津師范大學(xué);2013年

2 曾輝;PZT薄膜的制備和電性質(zhì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 陳驕;硅的各向異性濕法腐蝕工藝及其在微納結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

4 何濤燾;縱波壓電傳感器瞬態(tài)特性的模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];湘潭大學(xué);2010年

5 包達(dá)群;PZT薄膜材料的生長與應(yīng)用[D];廈門大學(xué);2009年

本文編號：2862206