数字微流控芯片的声波传感与声流混合应用研究

发布时间：2024-02-21 14:51

　　芯片实验室技术是一种将实验室中涉及的操作或分析,如DNA测序、生化检测等操作,集成到一个微型芯片上的技术,涉及物理、化学、微加工、生物工程等多个领域的学科交叉。近年来,芯片实验室技术已经在医疗健康、新材料合成、基因检测等领域体现出了巨大的应用价值,但同时也面临着许多需求与技术挑战。本文开展了数字微流控芯片上的应用研究,以实现芯片实验室的集成化、多样化的操作与分析为导向,面向传感检测与生化分析两个应用方向,希望能够积极推动芯片实验室在未来科学研究和商业化上的成长与发展。本文首先研究了基于介质上电润湿技术的数字微流控工作原理及结构,以及薄膜型压电谐振器的工作原理及结构,设计并制备了集成压电谐振器阵列的数字微流控芯片。之后,以压电谐振器作为集成片上微型传感器展开液体体积模量的声波传感研究,建立声学传输模型和物理场模型,并基于搭建的实验测试平台实现了自动进液、输运、实时传感与收集于一体的片上操作流程。最后,以压电谐振器作为集成片上驱动器展开液滴的声流混合研究,建立了^GHz纵波在液体中的流场模型,设计了数字微流控芯片上不同尺度的原位混合实验,实现了片上液滴自动合并、声流混合...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1(a)AdvancedLiquidLogic公司基于DMF技术开发的核心组件以及便携式分析系统

天津大学硕士学位论文4图1-1(a)AdvancedLiquidLogic公司基于DMF技术开发的核心组件以及便携式分析系统[10]；(b)Illumina开发的基因测序系统[11]；(c)Fluidigm开发的IFC核心组件、高通量数字PCR仪器以及基因检测结果[12]；(d)....

图1-2(a)Claros基于微流控技术开发的传染病检测设备：血液采样、台式检测仪器以及微流控测试卡[18]

第1章绪论5的微流控设备公司，其开发了全球首款基于微流控芯片的农药残留检测系统（图1-2（d）），实现有机磷和氨基甲酸酯类农药12个通道的快速检测，其检测下限可以达到0.05-5.0mg/kg。Baicare生物科技有限公司出售的全集成微流控芯片核酸检测系统（图1-2（e））将样....

图1-3集成不同功能器件的DMF芯片，应用于：(a)样品体积测量[25]；(b)抗体抗原检测[26]；(c)电化学免疫检测[27]；(d)样品快速混合[28]；(e)无标记生物分子检测[29]

天津大学硕士学位论文6B.集成PZT实现了微液滴的快速混合（图1-3（d））[28]；WondimuS.F.通过集成超大阵列的回音壁谐振器实现了无标记生物分子检测（图1-3（e））[29]。图1-3集成不同功能器件的DMF芯片，应用于：(a)样品体积测量[25]；(b)抗体抗原检....

图2-1固-液-气三相接触线：由于固体的表面能不同，液体会呈现不同的接触角

第2章数字微流控芯片的原理与实现9第2章数字微流控芯片的原理与实现介质上电润湿技术作为一种操控微液滴的手段，已经在数字微流控中应用得十分广泛。本章将详细介绍介质上电润湿效应的基本原理，以及基于此效应的DMF技术的工作原理与基本结构。接着，阐述薄膜体声波谐振器的工作原理和基本结构以....

本文编号：3905576