基于PDMS微流控芯片的組織液透皮抽取方法及系統(tǒng)研究.pdf

1、組織液透皮抽取式連續(xù)血糖檢測技術(shù)作為一種微創(chuàng)、連續(xù)、實時、動態(tài)的血糖檢測技術(shù)，已經(jīng)成為連續(xù)血糖檢測領(lǐng)域的研究熱點。在組織液透皮抽取式連續(xù)血糖檢測技術(shù)研究中，透皮抽取出的組織液量非常微小，導(dǎo)致對微量組織液的有效抽取、收集、輸運、體積定量和對葡萄糖濃度的檢測存在很大難度。只有通過微流控芯片技術(shù)實現(xiàn)組織液透皮抽取、收集和定量等功能模塊的微型化、集成化，才能建立起研究組織液透皮抽取式連續(xù)血糖檢測中的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)所必須的實驗裝置，并進一步推

2、動組織液透皮抽取式連續(xù)血糖檢測儀器的微型化、實用化和臨床應(yīng)用。因此，本文將組織液透皮抽取方法的研究與微流控芯片技術(shù)有機結(jié)合起來，開發(fā)了芯片級的組織液透皮抽取系統(tǒng)，研究解決了組織液透皮抽取、收集和定量中的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　 本文首先提出了一種用PDMS加工的文氏管。從流體力學(xué)的角度分析了文氏管各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)對其輸出負(fù)壓與輸入壓強關(guān)系的影響，并通過實驗驗證分析了理論推導(dǎo)和經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論，總結(jié)了文氏管結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，給出了適合系統(tǒng)小

3、型化，滿足驅(qū)動組織液透皮抽取和微管路中流體輸運要求的文氏管結(jié)構(gòu)。
　　 提出了一種微量導(dǎo)電液體流量計。在檢驗雙電極對型微流量計測量勻速和勻加速導(dǎo)電液體體積性能的基礎(chǔ)上，分析了影響雙電極對型微流量計精度、穩(wěn)定性和小型化的因素，進而提出了四電極對型微流量計結(jié)構(gòu)，并通過實驗檢驗了四電極對型微流量計控制生理鹽水定量注入和測量微量導(dǎo)電液體體積的性能，結(jié)果表明：四電極對型微流量計能夠穩(wěn)定(CV=0.0041，n=20)的控制9.70μL生理

4、鹽水實現(xiàn)定量注入，能夠?qū)?-3μL生理鹽水實現(xiàn)高精度體積測量，絕對測量誤差小于0.17μL，特別是對1.50μL以下生理鹽水體積的絕對測量誤差小于0.04μL。
　　 提出了一種氣動微流體控制閥。采用PDMS設(shè)計加工的氣動微流體控制閥的關(guān)閉壓強大約為60 kPa，與理論推導(dǎo)計算得到的關(guān)閉壓強62.85 kPa十分接近。在95 kPa真空負(fù)壓驅(qū)動下，微管路內(nèi)生理鹽水的流/?？刂瓶梢酝ㄟ^氣動微流體控制閥閥膜頂部壓強在170 kPa和

5、大氣壓之間的切換實現(xiàn)。
　　 提出了一種將文氏管、微流量計、氣動微流體控制閥、腔體和微管路集成在一起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過PDMS鍵合技術(shù)，采用層狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了系統(tǒng)核心部件的集成。通過離體豬皮組織液透皮抽取模擬實驗發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在其內(nèi)部文氏管輸出負(fù)壓的驅(qū)動下，能夠連續(xù)、自動的完成生理鹽水的定量注入功能、透過低頻超聲預(yù)處理的豬皮抽取含糖生理鹽水的功能、無損收集樣品溶液的功能和精確測量透皮抽取出的含糖生理鹽水體積的功能，體積測量的絕對偏差低于0