论文部分内容阅读
微流控芯片作为微全分析系统(μTAS)的一个重要研究分支,凭借其高度集成化、便携化、低成本等优点,融合了众多学科的研究成果,受到了广泛的关注。它的加工采用了目前比较成熟的微机电系统(MEMS)技术,将微驱动控制装置、微流通道、储液池、废液池、检测系统以及各种功能器件全部集成到一个芯片上,从而完成整个的生物分析过程,促进医学和生物学向新的方向发展。微流式细胞仪(Micro-cytometer)目前在微流控发展中占据举足轻重的作用,它可以克服传统流式细胞仪体积大、高成本、样品需求量大等很多缺点,使得流式细胞仪在血液检测、分析等方面的优点能够在航空、航天、军用以及民用等方面得到更好的发挥。目前微流式细胞仪发展中遇到的一个问题便是微流通道的研究、制作,由于微流控的尺度问题,导致诸如毛细效应、扩散效应等问题,同时由于MEMS加工技术的限制,对于微流通道的设计、加工的研究也比较单一,对于微流体聚焦通道的设计、制作都是基于流体的一维方向。本文首先对于微流尺度下流体的流动机理、流体动力学方程进行了研究,结合本论文中所要设计的微流体通道,等效出来了泊肃叶模型并进行了流体方程分析。然后根据微流体检测通道的应用,设计了微流体通道结构及参数,结合Fluent进行了仿真分析和验证。通过与微流体通道加工中常用的材料性能对比,本文中设计、制作的微流体检测通道最后使用到材料有SU-8光刻胶和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。使用SU-8光刻作为微流体检测通道阳模结构,并且采用了斜曝光原理,制作了用于三维聚焦流体的斜坡。对PDMS倒模、PDMS与PDMS相互倒模、PDMS与PDMS相互键合封装进行了详细研究,最后成功的制作了用于三维聚焦的PDMS微流体检测通道结构。论文最后初步给出了微流体检测通道的测试结果,包括微流体通道的流通性测试、微流通道的聚焦特性测试、并且初步进行了微流体荧光颗粒的测试,得到了较好的结果。