快速微納液滴系統(tǒng)的研制與應(yīng)用.pdf

1、微流控芯片，憑借其體積小、效率高、試劑消耗少、分辨率高、靈敏度高、耗時(shí)短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。而液滴微流控技術(shù)作為微流控技術(shù)的重要分支，在近幾年來(lái)倍受青睞，帶來(lái)了大量的科學(xué)發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。微流控芯片操控的基礎(chǔ)是微流體的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)。目前應(yīng)用比較普遍的驅(qū)動(dòng)方式就是注射泵驅(qū)動(dòng)，但是注射泵驅(qū)動(dòng)的紋波較大、單一注射器的流速范圍小、芯桿容易變形、不易集成自動(dòng)化等不足是注射泵無(wú)法繞過(guò)的缺陷。
　　為很好的解決注射泵的問(wèn)題，

2、可以采用具有脈動(dòng)紋波小、響應(yīng)速度快、控制范圍廣等優(yōu)點(diǎn)的氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為微流控的驅(qū)動(dòng)源。因此，通過(guò)采用模塊化設(shè)計(jì)思想從硬件電路設(shè)計(jì)、人機(jī)交互上位機(jī)界面設(shè)計(jì)、泵外形等機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管路連接器件的選擇等幾個(gè)方面設(shè)計(jì)基于氣壓驅(qū)動(dòng)的快速微納液滴系統(tǒng)。該系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn):1）體積小、重量輕，有兩個(gè)相互獨(dú)立腔室可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路液體流動(dòng);2）該系統(tǒng)達(dá)到了0 bar到10 bar的寬范圍氣壓控制、在整個(gè)寬范圍內(nèi)都擁有0.001 bar的分辨率和0.001

3、bar的精度;3）利用該系統(tǒng)最小可以生成皮升級(jí)的液滴，非常方便微納升液體的輸送。
　　利用基于氣壓驅(qū)動(dòng)的快速微納液滴系統(tǒng)研究不同的復(fù)配表面活性劑親水親油平衡值（HLB值）和不同復(fù)配表面活性劑含量對(duì)液滴穩(wěn)定性的影響，并通過(guò)液滴的液滴個(gè)數(shù)、歸一化平均粒徑、液滴粒徑標(biāo)準(zhǔn)差、液滴粒徑歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨時(shí)間的變化情況以及液滴粒徑的概率分布情況，分析得出當(dāng)HLB值為5.5，并且復(fù)配表面活性劑與礦物油體積比為5∶95（也即復(fù)配表面活性劑在油相中體積

4、分?jǐn)?shù)為5％）時(shí)，生成100μm以內(nèi)的液滴的穩(wěn)定性是最好的。
　　通過(guò)利用快速微納液滴系統(tǒng)和以上表面活性劑值和配比研究在不同油相、水相氣壓以及不同油相水相氣壓比下，液滴粒在流道中的形態(tài)和分布以及液滴粒徑的情況。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明不同的油相水相氣壓會(huì)影響交叉口處水相“收縮頸”的大小，從而影響液滴粒徑的大小。在油相氣壓大于水相氣壓時(shí)，隨著油相氣壓的增大，液滴粒徑會(huì)減小，并且減小速度先快后慢。液滴粒徑變化斜率的絕對(duì)值與油相和水相氣壓比值呈倒數(shù)關(guān)