微流控芯片中樣品裝載與分配的恒流-恒壓控制.pdf

1、樣品的裝載與分配，被稱為樣品進(jìn)樣。進(jìn)樣過程的可控性和穩(wěn)定性的是保證微流控芯片分析結(jié)果穩(wěn)定與可靠的基礎(chǔ)。電驅(qū)動進(jìn)樣是目前微流控分析中比較常用的驅(qū)動控制方法，是通過控制芯片微通道中的電滲流來驅(qū)動微通道內(nèi)的流體流動以實現(xiàn)進(jìn)樣控制。 電滲流的速度取決于微通道上單位長度的電勢差(電場強(qiáng)度)。目前微流控芯片分析主要依靠控制各通道入口處的電壓來控制進(jìn)樣，需要利用微通道等效電阻模型才能計算出各微通道中的電場強(qiáng)度。而微通道中的電場強(qiáng)度與電流呈正比

2、，微通道入口處的電流比電壓更易表征各微通道中的電滲流速度，因此恒流驅(qū)動比恒壓驅(qū)動更適于電動進(jìn)樣過程的控制。 本文利用CFD-ACE+建立了“雙T”型結(jié)構(gòu)的微通道模型，按照三組夾流進(jìn)樣條件對應(yīng)的電場強(qiáng)度關(guān)系加載恒流和恒壓驅(qū)動條件，分別計算了這六組電驅(qū)動條件下樣品裝載與分配過程中樣品濃度的分布。計算結(jié)果表明：隨著加載夾流電流和電壓參數(shù)的變大，進(jìn)入分離通道的樣品濃度和樣品量變??；其中樣品濃度在三組電流條件下的變化要小于三組電壓條件；而

3、進(jìn)樣量在夾流電流參數(shù)逐步增大時同樣逐步變小，而在夾流電壓參數(shù)逐步增大過程中卻產(chǎn)生突變。 為了實現(xiàn)恒流驅(qū)動樣品進(jìn)樣，并研究恒流和恒壓條件對進(jìn)樣過程控制的影響，本文研制了具有恒流、恒壓兩種輸出功能的驅(qū)動高壓電源，對其性能進(jìn)行了測試。電流的示值精度達(dá)到±1μA(輸出范圍-160～160μA)，電壓示值精度達(dá)到±5V(輸出范圍0～4000V)。選擇了三片“雙T”型結(jié)構(gòu)的塑料微流控芯片，對恒流驅(qū)動和恒壓驅(qū)動下進(jìn)樣過程的可控性及控制的穩(wěn)定性