本文關(guān)鍵詞：基于特異構(gòu)型微結(jié)構(gòu)的即時(shí)檢測(cè)芯片流動(dòng)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微流體控制是即時(shí)檢測(cè)(POCT)芯片的操作核心,芯片內(nèi)流動(dòng)控制的精準(zhǔn)性直接決定其最終檢測(cè)的精度。本文基于特異構(gòu)型微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了波浪形微緩沖器和“鋸齒”狀微通道,分別實(shí)現(xiàn)了POCT芯片中流體進(jìn)樣流速、流型均一化控制,以及微通道內(nèi)流動(dòng)前沿彎液面形狀、曲率的控制。主要完成了以下研究：(1)基于接觸線運(yùn)動(dòng)理論,設(shè)計(jì)了基于特異性波浪構(gòu)型的微緩沖器。在以毛細(xì)力為驅(qū)動(dòng)力的即時(shí)檢測(cè)微流控芯片中,手動(dòng)注液的不穩(wěn)定性引起進(jìn)樣流速不一,進(jìn)而嚴(yán)重影響后續(xù)流體控制(如樣品流動(dòng)時(shí)間、混合效率),導(dǎo)致最終定量檢測(cè)精確度低、重現(xiàn)性差。因此設(shè)計(jì)了波浪形微緩沖器,使通道截面積突然減小,增加樣品流出微緩沖器時(shí)的出口背壓,從而減緩樣品流動(dòng)沖擊,起到緩沖作用；共設(shè)計(jì)了16種不同構(gòu)型的波浪形微緩沖器,每種構(gòu)型有3組關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)：波峰高度h,波形個(gè)數(shù)n、波形深度H。以曝光、干法刻蝕等MEMS加工工藝制作硅模具,并以模板澆筑法和熱壓法分別制作出PDMS和PMMA微緩沖器實(shí)驗(yàn)芯片,對(duì)比發(fā)現(xiàn)PDMS芯片的結(jié)構(gòu)精度及封合質(zhì)量均優(yōu)于PMMA芯片；通過(guò)控制h、n、Ⅳ三種關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)變量,開(kāi)展了一系列流體進(jìn)樣實(shí)驗(yàn),總結(jié)發(fā)現(xiàn)通過(guò)設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的波浪形微緩沖器能有效消除微流控POCT芯片的進(jìn)樣沖擊；流入緩沖器的樣品由縱向流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向流動(dòng),消除了樣品注入時(shí)的流動(dòng)紊亂,使液面穩(wěn)定、流速均一；且當(dāng)波峰高度h越小、波形個(gè)數(shù)n越少時(shí),緩沖時(shí)間T越長(zhǎng)；波形深度H對(duì)緩沖效果影響不明顯。當(dāng)波峰高度減少到0.91mrn,波峰高度減小到190¨m時(shí),緩沖時(shí)間達(dá)到5s-7s；當(dāng)波形數(shù)量減少到5個(gè),緩沖時(shí)間增加到8s-10s。(2)基于微尺度流體控制理論,設(shè)計(jì)了邊緣“鋸齒狀”的微通道,有效消除微通道內(nèi)流體流動(dòng)邊緣效應(yīng)。樣品在親水通道內(nèi)流動(dòng)時(shí),接觸線包裹的彎液面呈凹狀,很容易將氣泡引入通道,導(dǎo)致通道堵塞或樣品混合不均,影響最終定量分析精度。因此設(shè)計(jì)了邊緣“鋸齒狀”微通道,延長(zhǎng)樣品在通道邊緣的流動(dòng)路徑,同時(shí)規(guī)律性擴(kuò)張一收縮的“鋸齒”通道可有效控制液面形狀和曲率k。共設(shè)計(jì)了3種三角形、4種半圓及1種梯形構(gòu)型的“鋸齒”。定義路徑比r、波長(zhǎng)w、擴(kuò)張角α及相位p用于描述通道邊緣結(jié)構(gòu)。以軟光刻工藝制作出實(shí)驗(yàn)用PDMS芯片。開(kāi)展流體實(shí)驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn)作為對(duì)照組的直通道內(nèi)彎液面呈凹狀,而其他“鋸齒狀”通道的流動(dòng)前沿彎液面為凸?fàn)�；由于“鋸齒的存在,通道內(nèi)的流動(dòng)前沿彎液面的形狀周期性變化；r、w及a顯著影響流動(dòng)彎液面曲率,相位p影響液面分布的對(duì)稱(chēng)性。
【關(guān)鍵詞】：微流控 接觸角 構(gòu)型 彎液面
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN492
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 即時(shí)檢測(cè)概述10-11
• 1.2 微流控即時(shí)檢測(cè)芯片11-15
• 1.3 微流控即時(shí)檢測(cè)中流動(dòng)控制研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 2 微尺度下的流動(dòng)控制基本理論20-28
• 2.1 潤(rùn)濕現(xiàn)象21-24
• 2.1.1 Young方程與接觸角21-22
• 2.1.2 接觸角滯后現(xiàn)象和動(dòng)態(tài)接觸角22-24
• 2.2 微通道內(nèi)的接觸線運(yùn)動(dòng)理論24-28
• 2.2.1 圓管微通道中的接觸線運(yùn)動(dòng)24-26
• 2.2.2 矩形微通道26-28
• 3 波浪形微緩沖器的設(shè)計(jì)、制造及實(shí)驗(yàn)28-44
• 3.1 波浪形微緩沖器的設(shè)計(jì)29-31
• 3.2 波浪形微緩沖器的制造31-37
• 3.2.1 波浪形微緩沖器硅模具的制造31-35
• 3.2.2 基片制造及芯片封合35-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)開(kāi)展37-43
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象37-38
• 3.3.2 波峰高度-h對(duì)緩沖效果的影響38-39
• 3.3.3 波數(shù)n對(duì)微緩沖器緩沖效果的影響39-40
• 3.3.4 波形深度-H對(duì)緩沖時(shí)間的影響40
• 3.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 4 “鋸齒”邊緣微通道對(duì)流體前沿液面控制研究44-58
• 4.1 通道設(shè)計(jì)及制造45-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)開(kāi)展48-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)48-49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象49-52
• 4.2.3 直通道內(nèi)的凹狀彎液面52
• 4.2.4 波長(zhǎng)和路徑比對(duì)彎液面的影響52-55
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 結(jié)論58-59
• 5.1 全文總結(jié)58
• 5.2 下一步工作展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 葉又新;多級(jí)消息的流動(dòng)控制政策[J];通信保密;1998年01期

2 ;會(huì)議征文 今年十月將在南京召開(kāi)全國(guó)第十屆分離流、旋渦和流動(dòng)控制會(huì)議[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

3 趙振山;董_g劏;郭承鵬;;基于DOE方法超緊湊S型進(jìn)氣道被動(dòng)流動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];航空計(jì)算技術(shù);2009年06期

4 ;學(xué)界[J];新聞周刊;2003年16期

5 吳文堂;洪延姬;王殿?lèi)?李倩;;激光能量注入控制Ⅳ型激波干擾的數(shù)值研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2014年02期

6 王萌萌;林麒;;零質(zhì)量射流技術(shù)的新發(fā)展及其在流動(dòng)控制中的應(yīng)用[J];機(jī)電技術(shù);2013年06期

7 ;[J];;年期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 王博;趙玉新;劉衛(wèi)東;;激波/邊界層干擾流動(dòng)控制進(jìn)展[A];中國(guó)航空學(xué)會(huì)第七屆動(dòng)力年會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 胡如云;符松;;后臺(tái)階流動(dòng)控制探究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

3 崔爾杰;;分離流、渦運(yùn)動(dòng)及流動(dòng)控制——紀(jì)念陸士嘉先生逝世20周年[A];第十一屆全國(guó)分離流·渦運(yùn)動(dòng)和流動(dòng)控制會(huì)議論文選集[C];2006年

4 郭承鵬;趙振山;董軍;;基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)超緊湊進(jìn)氣道被動(dòng)流動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

5 金迪;李應(yīng)紅;李益文;張百靈;蘇長(zhǎng)兵;孫權(quán);;磁流體流動(dòng)控制在高超聲速進(jìn)氣道中的應(yīng)用研究綜述[A];第三屆高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議文集[C];2010年

6 閆慧杰;楊亮;任春生;;表面電勢(shì)分布對(duì)SDBD氣流加速作用的實(shí)驗(yàn)研究[A];第十六屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國(guó)等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

7 吳錘結(jié);王亮;;智能物面最優(yōu)自適應(yīng)流動(dòng)控制與魚(yú)類(lèi)最優(yōu)游動(dòng)規(guī)律研究[A];2003’全國(guó)流體力學(xué)青年研討會(huì)論文集[C];2003年

8 吳繼飛;范召林;羅新福;;泄壓管在空腔流動(dòng)控制中的應(yīng)用研究[A];四川省力學(xué)學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 廖建國(guó);連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)控制技術(shù)的變遷（1）[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張威;小型涵道式飛行器穩(wěn)定性分析與流動(dòng)控制研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 雒偉偉;基于流動(dòng)控制的無(wú)導(dǎo)葉對(duì)轉(zhuǎn)渦輪性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄒原馳;振動(dòng)壁面流動(dòng)控制方法的數(shù)值研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 李卓越;合成射流對(duì)后向臺(tái)階分離流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2016年

3 王帥;基于特異構(gòu)型微結(jié)構(gòu)的即時(shí)檢測(cè)芯片流動(dòng)控制[D];大連理工大學(xué);2016年

4 許統(tǒng)華;流動(dòng)控制中非定常擾動(dòng)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

5 郭經(jīng)經(jīng);高超聲速飛行器/發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 馬海;一種主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于三維機(jī)翼減阻的數(shù)值模擬[D];南京航空航天大學(xué);2009年

7 焦園圓;油膜干涉技術(shù)及在流動(dòng)控制中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 劉煒;交接區(qū)流動(dòng)控制的研究[D];沈陽(yáng)航空航天大學(xué);2012年

9 潘俊杰;S形進(jìn)氣道內(nèi)流場(chǎng)特性及流動(dòng)控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

10 唐坤;介質(zhì)阻擋放電等離子體對(duì)機(jī)翼的流動(dòng)控制研究[D];中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心;2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于特異構(gòu)型微結(jié)構(gòu)的即時(shí)檢測(cè)芯片流動(dòng)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：302234