微流控芯片流體動(dòng)態(tài)觀測(cè)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微流控芯片是現(xiàn)代分析科學(xué)的前沿技術(shù),是微全分析系統(tǒng)(uTAS)的主要研究方向,將對(duì)生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的影響.自從1995年加州大學(xué)伯克利分校在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)高速DNA測(cè)序以來(lái),它已經(jīng)成功應(yīng)用于氨基酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、藥物、微量元素的檢測(cè)中,顯示出了巨大的應(yīng)用潛力.同時(shí),微流控芯片技術(shù)的發(fā)展不過(guò)短短十幾年的時(shí)間,現(xiàn)在還是處于研究的初級(jí)階段,它的應(yīng)用水平領(lǐng)先于人們對(duì)其流動(dòng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)水平.借鑒國(guó)內(nèi)外研究方法和方向,

2、該文采用可視化方法來(lái)獲取表現(xiàn)微流控芯片流動(dòng)機(jī)理的參數(shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電滲流的基本理論,研究了微溝道幾何參數(shù)對(duì)電滲流的影響,為進(jìn)一步深入研究芯片溝道中流體的輸運(yùn)機(jī)理提供了條件.針對(duì)大連理工大學(xué)研制的微流控芯片的特點(diǎn),該文分析和討論了應(yīng)用可視化技術(shù)建立微流控芯片的動(dòng)態(tài)觀測(cè)平臺(tái)的主要矛盾和關(guān)鍵因素,對(duì)uPIV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)和確定,建立了uPIV動(dòng)態(tài)觀測(cè)平臺(tái),可以用微粒子測(cè)速和激光誘導(dǎo)熒光方法來(lái)研究其芯片溝道中流體的運(yùn)動(dòng)特性,在Mat

3、lab上檢驗(yàn)了互相關(guān)算法了在流場(chǎng)分析中的正確性.在該平臺(tái)上進(jìn)行了維生素B2和熒光素鈉的誘導(dǎo)熒光實(shí)驗(yàn).該文在研究電滲流和微流控芯片的伏安特性的基礎(chǔ)上,完善了十字形芯片的電阻等效模型,分析了溝道長(zhǎng)度、寬度、電流、電場(chǎng)強(qiáng)度和電滲流之間的相互影響;分別用電導(dǎo)法和圖像測(cè)速法對(duì)芯片中流體的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了測(cè)量,計(jì)算了芯片在硼砂緩沖溶液中的電滲流淌度;為了確定溝道幾何參數(shù)對(duì)電滲流的影響,設(shè)計(jì)了不同寬度的單溝道芯片,對(duì)流速進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果表明寬度對(duì)電滲流