彎曲微通道中樣品電泳輸運(yùn)特性的研究.pdf

1、在微流控電泳芯片中，分離微通道的形狀對樣品電泳輸運(yùn)特性有重要影響。彎曲微通道有助于增加分離通道的長度和減小外界壓力梯度的干擾。但是，當(dāng)樣品區(qū)帶通過彎曲微通道后，將會產(chǎn)生傾斜和扭曲而造成區(qū)帶增寬。彎曲微通道引起的樣品區(qū)帶增寬現(xiàn)象稱為“彎道效應(yīng)”。彎道效應(yīng)極大地降低了微流控電泳芯片的分離效率，甚至能導(dǎo)致分離分析失敗。理論分析表明，彎曲微通道的寬度是彎道效應(yīng)的主要決定因素。本文主要研究了具有不同收縮比的彎曲微通道中的樣品電泳輸運(yùn)特性，以期優(yōu)化

2、收縮彎曲微通道的尺寸參數(shù)，為微流控電泳芯片的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。 本論文采用坐標(biāo)變換和有限體積法對彎曲微通道中的電場分布、流場分布和樣品濃度場分布進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，考察了收縮比對樣品輸運(yùn)速度和區(qū)帶增寬程度的影響。在數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，制作了玻璃微流控電泳芯片，采用熒光可視化微流體實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在微流控動態(tài)觀測平臺上實(shí)驗(yàn)研究了彎曲微通道中的樣品電泳輸運(yùn)特性，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的正確性。 數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：對于寬度為80μm的分離微通道，

3、收縮比為31.25％時(shí)，彎曲微通道內(nèi)壁附近平均速度與外壁附近平均速度比值為1.04，通道截面速度流型近似為塞狀且樣品平均速度達(dá)到最大；而收縮比大于或小于31.25％時(shí)，通道截面速度流型均偏離塞狀且樣品平均速度變小。樣品在通過收縮比為31.25％的彎曲微通道后區(qū)帶增寬程度僅為通過180°等寬圓弧彎曲微通道后的1.28％，彎道效應(yīng)引起的區(qū)帶增寬最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說明，分離微通道中樣品輸運(yùn)速度和彎道效應(yīng)引起的區(qū)帶增寬程度與數(shù)值計(jì)算結(jié)果不但在定性