【摘 要】
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在微流控应用中,流体驱动是不可或缺的操作之一。精密注射泵和压力泵是目前实验室应用最多的两种流体驱动装置,虽然它们可控性好、精度较高,但其价格昂贵、体积较大,不适于微流控系统低成本、便携式应用。尽管近年来为了提高微流控系统的集成度和便携性,人们开发了一系列集成式微流体驱动系统,但它们要么制造复杂、成本高,要么可控性差、工作时间短、流量调节范围窄,因而限制了这些系统的实际推广使用。针对目前微流控领域驱
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在微流控应用中,流体驱动是不可或缺的操作之一。精密注射泵和压力泵是目前实验室应用最多的两种流体驱动装置,虽然它们可控性好、精度较高,但其价格昂贵、体积较大,不适于微流控系统低成本、便携式应用。尽管近年来为了提高微流控系统的集成度和便携性,人们开发了一系列集成式微流体驱动系统,但它们要么制造复杂、成本高,要么可控性差、工作时间短、流量调节范围窄,因而限制了这些系统的实际推广使用。针对目前微流控领域驱动系统存在的问题,本论文提出了一种适用于便携式微流控应用的简易、低成本流体驱动系统,该系统利用多孔PDMS薄膜作为流阻元件,结合抛弃型微型气瓶或微型真空泵,可实现微流控芯片中流体的长期、稳定、宽流速范围驱动。本论文研究的主要内容包含以下几个方面:（1）为了实现用于流阻控制的多孔PDMS薄膜的宽孔隙率范围制备,提出了一种优化的乳液模板法。该方法利用硅油OS-20预稀释处理PDMS预聚液以提高与去离子水的混合效率,进而提高成型后的多孔PDMS薄膜的孔隙率,且硅油OS-20硅油可在加热固化过程中完全蒸发,不会残留在多孔PDMS薄膜中影响其性能。该方法可以方便地制备孔隙范围在7.55%～45.22%之间的PDMS多孔薄膜。（2）利用制备的多孔PDMS薄膜作为流阻元件结合抛弃式微型压缩气瓶作为气压源构建了一款低成本、便携式主动型流体驱动系统。该驱动系统体积小易携带,系统成本不到60元,而且气瓶的气量可以支撑驱动系统进行至少4天的稳定驱动。通过改变多孔PDMS薄膜的结构参数和气瓶输出的气体压强可以方便的调节流体的运动流量（2.8μL/min～304.5μL/min）和储液池内的驱动压强（56.89 Pa～984.43 Pa）,并通过将该驱动系统应用于液滴生成实验和一维浓度梯度形成实验,证明该系统的实用性。（3）利用制备的多孔PDMS薄膜作为流阻元件结合微型真空泵作为负压源构建了一款低成本、便携式被动型流体驱动系统。该系统同样具有体积小易便携的优势,成本不足百元,通过改变多孔PDMS薄膜结构参数的方式可以对流体的运动流量（0.5μL/min～20.3μL/min）和驱动压强（7.5 Pa～137.6 Pa）进行灵活调节,并通过芯片上二维浓度梯度的生成实验和人体肝癌细胞的灌流培养实验展示了该驱动系统的实用性。
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