基于流式细胞技术的微流控芯片的研究

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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第一章 绪论

1.1微流控芯片分析系统的国内外研究进展

1.2微流控芯片的研究背景

1.3选题的意义

1.4主要研究内容和创新点

第二章 流体聚焦的理论和优化

2.1微流控芯片的聚焦

2.2微流控芯片关于流体聚焦的仿真

2.3仿真结果

2.4聚焦模型的优化

2.5本章小结

第三章 PDMS微流控芯片的制备工艺研究

3.1 PDMS材料的特点

3.2浇注法制备微流控芯片的流程

3.3硅模具的加工方法

3.4基于SU-8模具微流控芯片的制作

3.5实验结果

3.6本章小结

第四章 基于流式细胞技术的微流控芯片应用

4.1悬浮阵列芯片技术

4.2悬浮阵列芯片中高分子微球的应用

4.3微流控芯片的应用实验

4.4检测实验及结果

4.5本章小结

第五章 微流控芯片集成元件的研究

5.1热学模型

5.2应用于微流控芯片的微流量计

5.3微流控芯片中的热膨胀型微阀

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2后续研究工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢