數(shù)字微流控芯片開發(fā)與應用研究.pdf

1、液滴微流控又稱數(shù)字微流控，該技術具有樣品消耗量少、反應快、傳質傳熱效果好、無交叉污染等優(yōu)點，是微流控技術的研究熱點。其應用范圍涵蓋分析測試、生物工程、醫(yī)學分析、有機合成等尖端科技領域。微液滴生成裝置作為該技術的基礎，是產生大量穩(wěn)定、均一微液滴的關鍵，而市場上現(xiàn)有的該種裝置價格昂貴，因此開展對該技術的相關研究并開發(fā)出一套經濟實用的微液滴生成裝置具有重要意義。
　　首先，綜述了微流控芯片及液滴形成與操縱的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)，在此

2、基礎上確立了以開發(fā)微流控芯片及配套裝置為研究目標。闡述了微液滴的生成原理及其相關理論，包括液滴動力學的無量綱參數(shù)、潤濕現(xiàn)象及接觸角、液滴流阻的計算、Marangoni效應、液滴的界面動力學等。分析了主動法及被動法兩種生成微液滴方法的異同，由于被動法用于微液滴的高通量制備，因此本文選用被動法。在上述基礎上設計并加工了常規(guī)十字型、蛇型及二次分裂十字型通道結構的微流控芯片。此外，為保證實驗過程中的氣密性良好，對現(xiàn)有夾具進行了改進，通過在上蓋加

3、工用于插細管的孔并在底座加工用于觀測的通槽使其與實驗所用芯片相匹配。
　　其次，開發(fā)出一套微液滴生成裝置并實現(xiàn)了兩種控制方案，分別為基于PC和基于單片機的控制方案。方案一硬件部分包括柱塞泵、電磁閥、步進電機驅動器、光耦隔離保護電路、串口、并口、電源、計算機、微流控芯片。軟件部分用VB.NET編寫，包括串口通訊程序及并口控制程序；方案二以STC89C52RC單片機為控制核心，在上述基礎上脫離了串、并口的控制成為一套獨立的便攜式裝置。