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《华中科技大学》 2005年
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生物芯片微扩散管流量及微通道液体混合特性

张保柱  
【摘要】:微流体泵是生物芯片的核心流体驱动部件。微扩散管是无阀微流体泵的重要部件之一。它的结构及流动特性直接影响着微流体泵的工作性能。生物溶液和化学试剂的混合是生物芯片分析过程最重要的一个步骤,微混合器是生物芯片最重要的部件之一,它的混合效果直接影响到生物芯片的分析效果。因此,对微扩散管和微混合器的流动特性研究对研发高性能的生物芯片有重要意义。 本文采用数值方法分别研究了生物芯片中微扩散管和微混合器的流动特征、流量效率和液体混合效率,论文共分两部分: 一,微型扩散管流动特性和流量效率。作为生物芯片压电微流体泵最重要的部件,它的流量效率是微流体泵关键技术之一。本文对矩形截面的微型扩散管流动进行无量纲分析,并采用CFD 软件FLUENT 对微型扩散管液体三维流动进行大量的数值实验。计算表明,微扩散管流量与扩散管结构几何参数、压强差、液体性质密切相关。大量计算结果得到矩形截面的扩散管流量效率随无量纲参数(雷诺数、长宽比、厚宽比和扩散角)的变化规律,以及最佳流量效率的设计参数范围。 二,微混合器流动特性和液体混合效率。本文采用数值方法研究生物芯片弯曲微通道三维周期流动特征,以及生物样品溶液和试剂液体在微通道扩散混合过程。本文采用CFD 软件FLUENT 对微通道四种流动工况进行详细计算和分析:(1)矩形截面直微通道定常流动; (2)矩形截面直微通道流量不为零的周期流动; (3)矩形截面弯曲微通道定常流动; (4)矩形截面弯曲微通道流量不为零的周期流动。大量的数值分析结果表明,在定向流量、通道截面和长度相同的条件下,从第(1)到第(4)工况顺序,液体混合效率渐次提高。第(4)工况液体混合效率最高。流动特征分析表明,在矩形截面弯曲微通道流量不为零的周期流动中,弯曲微通道横截面的二次流动和周期流动在通道横截面变化的速度分布可以大大提高液体混合效率。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:Q819

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 赵翼翔;面向半导体封装的点胶系统建模、控制与实现[D];华中科技大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 黄金,张仁元,柯秀芳,李爱菊;基于硅结构的微流体混合器的探讨[J];广东工业大学学报;2004年02期
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9 凌智勇,丁建宁,杨继昌,范真,李长生;微流动的研究现状及影响因素[J];江苏大学学报(自然科学版);2002年06期
10 陈实;张卫平;陈文元;牛志强;;用于微流控芯片的PDMS微混合器工艺和数值分析[J];微细加工技术;2006年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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2 ;封面故事[J];生物工程进展;2001年05期
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9 ;美国科学家牵头研制生物芯片[J];世界科技研究与发展;1998年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 周强;宗光华;毕树生;;CCD生物芯片扫描仪像素大小研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
6 林兴兵;唐秋艳;刘丽;宋惠娟;王长江;胡兵;马新民;曹友声;;国内外生物芯片技术研究现状[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集(下册)[C];2004年
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10 祁恒;陈涛;;两种高聚物生物芯片材料的光学透过及激光加工性能分析[A];第二届全国微全分析系统学术会议论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 张凤月;0-1规划和排课表问题的DNA计算模型研究[D];华中科技大学;2004年
8 王于杰;SPR生化分析系统在SARS病毒检测中的应用研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
9 王洪敏;霍乱弧菌检测芯片的研制[D];第一军医大学;2004年
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7 吴宏杰;错位通道微混合器流动与混合特性研究[D];北京工业大学;2012年
8 邓宁;生物芯片图象分析方法的研究与应用[D];浙江大学;2004年
9 叶芳;基于生物芯片的中药作用机理研究[D];西北工业大学;2004年
10 刘大震;硅基单反应腔PCR生物芯片的设计与制作[D];大连理工大学;2004年
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