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基于流式细胞技术的微流控芯片的研究

吴元庆  
【摘要】:利用微机电技术所制成的微流体芯片结合生物医学的特殊领域---生物微机电系统已成为一种革命性的技术。微流控芯片具有体积小、试样及试剂消耗少、散热性好、灵活方便以及可重复使用等优点。本文探讨了基于流式细胞技术的微流控芯片的建模和制作工艺,建立了芯片的模型并通过仿真优化其内部结构,进行了用于微流体控制系统的微阀、微流量计的研制,为微流控芯片的多集成快速发展打下基础。 本文主要研究了基于流式细胞技术的微流控芯片,对流体通道进行了设计和优化,提出了新的聚焦通道模型,通过分析比较,得到最理想的结构。采用SU-8胶工艺替代硅刻蚀工艺来制作微通道模具,对SU-8胶的加工工艺进行了分析和讨论,对各影响因素进行了分析和优化,最终得出一套完整的SU-8胶模具加工方案。采用浇注PDMS方法制作微流控芯片,对芯片的聚焦效果等进行了实验验证。对流体控制系统中微流量计和微阀进行了研究,通过仿真对它们的模型进行了优化,并通过实验对其效果进行了验证。 本文的创新性工作包括: 1、通过仿真研究完成了微流控芯片的建模,通过交口角度和交口形状的优化改进了微流控芯片的内部结构,提高了流体聚焦的性能; 2、基于SU-8胶和PDMS开发了一种微流控芯片的制备工艺,并完成了微流控芯片的制备,应用该芯片成功完成流体聚焦和微球的单列通过; 3、提出一种采用双加热器三传感器的新的流量计结构,降低了器件功耗,提高了检测精度与范围。


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