近年來微液滴技術作為一種新穎的實驗手段被廣泛的應用于現(xiàn)代生化分析及材料合成實驗中。作為一種微型反應器,微液滴具備包括微型化、區(qū)塊化、并行化等優(yōu)點。當前微液滴的產(chǎn)生手段主要有乳化方法、微流控方法以及打印方法等。其中液滴的按需打印技術得益于能夠對液滴尺寸、產(chǎn)生速率、產(chǎn)生個數(shù)以及分發(fā)位置進行靈活的操控,因此被廣泛的應用于例如生物組織打印、藥物篩選、化學結晶和基因分析等多種領域中。微流控沖擊打印技術作為一種新穎的液滴按需打印技術,其結合了微流控技術與傳統(tǒng)打印技術的特點,在外部驅動對微流控芯片的沖擊下進行液滴打印�；谖⒘骺匦酒歇毺氐牧髯璺峙湓�,使得微量液體的準確打印不再受限于位移致動器的精確驅動與控制,也使得微流控芯片的可更換與即插即用成為可能。這為樣本試劑的使用提供了一種無交叉污染,且操作簡便的液體移取技術,同時降低了高精度移液設備的制造與使用成本。本論文以微流控沖擊打印技術為對象,對其工作原理,結構設計,系統(tǒng)搭建以及實際應用等方面進行了如下研究:（1）微流控沖擊打印技術的理論研究以及系統(tǒng)的搭建。對微流控沖擊打印技術進行了理論分析并建立了相應的數(shù)學模型,分析了致動器工作參數(shù)以及微管道流阻... 

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 微液滴的特性及其在生化領域中應用
        1.1.1 微液滴的特性
        1.1.2 微液滴的應用
    1.2 微液滴產(chǎn)生方法
        1.2.1 乳化方法
        1.2.2 微流控方法
        1.2.3 連續(xù)打印方法
        1.2.4 按需打印方法
    1.3 微液滴按需打印技術
        1.3.1 按需打印技術的種類
        1.3.2 按需打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 微流控沖擊打印技術的特點
    1.4 微流控沖擊打印技術研究目的和意義
    1.5 本論文內容及結構
第2章 微流控沖擊打印技術原理與有限元仿真分析
    2.1 微流控沖擊打印技術原理
        2.1.1 液滴按需打印技術原理
        2.1.2 微流控沖擊打印的工作過程
        2.1.3 微流控沖擊打印的數(shù)學模型
    2.2 微流控沖擊打印過程的有限元仿真分析
        2.2.1 微流控芯片的結構設計
        2.2.2 有限元仿真分析
    2.3 本章小結
第3章 多通道微流控沖擊打印系統(tǒng)的設計及搭建
    3.1 致動器與驅動電路的選取與設計
        3.1.1 致動器的選取
        3.1.2 致動器驅動電路方案設計
        3.1.3 驅動電路性能測試
        3.1.4 致動器性能測試
    3.3 微流控芯片的制備
        3.3.1 微流控芯片制備的工藝流程
        3.3.2 微流控芯片表面改性
    3.4 微流控沖擊打印系統(tǒng)的結構設計及搭建
    3.5 本章小結
第4章 微流控沖擊打印系統(tǒng)的性能表征及管道結構優(yōu)化
    4.1 微流控沖擊打印系統(tǒng)性能表征
        4.1.1 液滴尺寸的一致性
        4.1.2 驅動信號對液滴體積的調控
        4.1.3 打印液體的粘度范圍
        4.1.4 液滴的產(chǎn)生速率
        4.1.5 不同安裝精度下的液滴打印
        4.1.6 多通道多重打印性能
    4.2 芯片結構對液滴打印的影響
        4.2.1 影響液滴體積的芯片結構因素
        4.2.2 芯片管道流阻對液滴打印的影響
    4.3 微流控芯片管道優(yōu)化
        4.3.1 微流控沖擊打印中的潛在失穩(wěn)因素
        4.3.2 控制失穩(wěn)因素方法的研究與討論
        4.3.3 會聚形管道的單向運輸特性
        4.3.4 新型芯片的結構設計及性能測試
    4.4 本章小結
第5章 基于微流控沖擊打印技術的數(shù)字液滴分液技術
    5.1 高精度微量液體分發(fā)的需求分析
    5.2 便攜式數(shù)字液滴分液器
        5.2.1 分液器結構設計及制造
        5.2.2 分液技術的工作原理
    5.3 微流控分液尖頭的設計與制備
    5.4 數(shù)字液滴分液器的性能表征
        5.4.1 液滴尺寸的表征及標定
        5.4.2 濃度梯度稀釋
    5.5 阿霉素毒理學分析實驗
        5.5.1 實驗背景與設計
        5.5.2 實驗結果與分析
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
        6.1.1 本論文的主要工作
        6.1.2 本論文主要創(chuàng)新點
    6.2 展望
        6.2.1 微流控芯片材質
        6.2.2 微流控芯片的表面改性
        6.2.3 致動器的控制參數(shù)
        6.2.4 微流控沖擊打印的應用
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果



本文編號：3646898