单细胞捕捉微流控芯片设计及流场分析

聚合物单细胞捕获微流控芯片中流场分布对细胞捕获有着重要意义,是芯片结构设计的一个关键因素.在聚合物单细胞捕获微流控芯片中,不同尺寸微坝结构对细胞捕获效率有影响.针对成骨细胞的捕获与培养设计了3种尺寸的微坝结构,并对成骨细胞捕获和培养过程芯片内部流场进行了模拟分析,模拟结果显示下端开口尺寸为10μm的微坝结构内部流速最小,故其流体对细胞产生的作用力越小,细胞变形程度越小,细胞越容易被留在微坝中,从而被捕获.为之后的实验提供了一定的指导作用.     

微流控芯片光散射检测仿真研究

微纳米尺度下的光散射检测是微流控芯片技术的重要研究领域之一,由于尺寸微小,芯片结构、材料等因素对检测结果的影响,以及光子与物质碰撞导致的光的走向和散失等特性,无法在实验室中直接观测,因此,计算机仿真成为微流控芯片技术研究的重要手段。本实验利用Tracepro等软件进行微流控芯片的建模和检测仿真,验证其原理,并有效避免设计缺陷。     

三入口单级分形微流控浓度梯度芯片的设计与性能分析

 传统浓度梯度生成方法具有效率低、梯度不够精确、稳定性差等不足，微流控芯片因其特征尺寸小、反应快、精度高和易操控等优点，被广泛用于微流体浓度梯度生成。微流控芯片的通道结构与进样条件对浓度梯度的生成具有重要影响。基于自相似分形理论，开发了三入口单级分形微流控浓度梯度芯片。建立基于有限元的多物理场耦合模型，通过归一化流量矩阵与浓度矩阵的耦合设置，得到呈偏态分布与正态分布的浓度梯度分布规律。以红色染料与去离子水为样本进行实验，结果与数值模拟吻合较好，验证了芯片设计的科学性与有效性。     

非对称截面螺旋流道中微粒的惯性聚焦效应

为实现生物微粒/细胞的精确操控,提出了一种非对称截面螺旋流道结构的惯性微流控芯片.基于仿真和实验的方法,对不同尺寸微粒在微流道中的惯性聚焦行为进行了研究.设计了一种"L"形截面的螺旋流道,采用仿真软件COMSOL研究微流道中的二次流场及微粒的运动轨迹.使用UV激光切割与等离子清洗键合的工艺制作芯片样件,采用高速摄像机和...     

悬空零电极介电湿润芯片的设计

针对目前单极板数字微流控芯片驱动液滴的效果多通过数值仿真方法验证而缺乏实验支持,本文提出将单极板结构中的零电极进行悬空设计,并通过实验对比分析了设计的悬空零电极单极板结构的芯片和传统双极板结构的芯片对液滴的驱动效果。首先,基于介电湿润原理,推导出传统双极板结构中液滴所受到的介电驱动力以及每个阻力,接着,对文中设计的悬空零电极结构的单极板数字微流控芯片中液滴的受力情况进行分析。然后,对比分析两种结构的数字微流控芯片中液滴的受力情况。最后,对两种结构的数字微流控芯片驱动去离子水微液滴的效果进行试验验证。实验结果显示:驱动同等体积大小的微液滴时,本文设计制作的悬空零电极单极板芯片比双极板结构的芯片所需的电压更低,液滴的运动速度更快;当有效驱动电压达到44V时,液滴的速度可以达到15cm/s。得到的实验结果证明了在单极板悬空零电极结构的数字微流控芯片上液滴驱动速度更高,驱动电压更低。     

3D打印多级互联结构的浓度梯度微流控芯片

传统微加工技术仅能制作二维的平面结构或者简单的三维结构,限制了其在高通量药物组合筛选的应用.采用光固化—喷印3D打印制造了具有多级互联的微通道网络分配器—4进口、36出口浓度梯度生成器.对芯片流道结构及布局进行了设计与计算,获得芯片的浓度分布;仿真分析微流道流体的混合效果,对不同芯片结构的浓度分布进行了实验表征,展示了该芯片具有高通量药物筛选的能力.多级互联的浓度梯度微流控芯片能够产生高通量浓度组合及多种分析物混合分配,在药物筛选、化学合成、趋向性研究、细胞凋亡等生物医学工程领域具有广阔的应用前景.     

塑料微流控芯片微通道热压成形机的研制

微通道热压成形机是大连理工大学微系统研究中心研制的塑料微流控芯片自动制造系统中的重要组成设备.文章介绍了塑料微流控芯片微通道热压成形制作工艺,对所研制的微通道热压成形机的机械结构、温度控制、压力和位移控制以及系统软件的设计特点进行了说明,给出了主要性能指标.微通道热压成形机既可以作为单独的设备使用,也可以与其他设备联成系统.     

气动电磁微阀的仿真研究

提出一种可用于气动微流控芯片气压控制的电磁致动微阀,阐述了微阀的工作原理与结构,利用Fluent软件嵌入UDF函数对几种不同阀口开度下流场分布特性进行了仿真分析,给出了不同阀口开度下流场速度、阀口前后压力变化以及微阀的出口流量特性分析结果。     

一种PMMA-聚酯材料的微流控芯片加工工艺研究

本文论述了一种以聚酯材料为通道层、以PMMA(polymethyl methacrylate)为盖板和底板的微流控芯片的制作工艺,以30mm(直径)×2.2mm(厚)的液滴分离微流控芯片为例,详述PMMA-聚酯芯片的设计和制作流程。实验表明,采用该工艺加工微流控芯片,表面质量高,方法简单,加工效率高。     

一种多通道微流控芯片压力检测方法研究

针对微流控芯片中的流路压力,特别是多通道的压力测量问题,提出了一种利用微尺度层流结合显微图像处理进行多通道压力(流速)测量的方法,并以双路通道情况为例,设计并制作了一种基于层流的多通道压力检测芯片.主要研究内容包括微尺度层流条件下压力(流速)测量方法的建立、多通道压力测压芯片的设计和制作、对该芯片模型的仿真分析和利用显微图像处理获得实验数据几个方面.最终,通过设计验证实验得到的数据与仿真结果的对比,验证了方法的可行性.