盲口式无源微流体进样系统流量特性研究

为了研究盲口式无源微流体进样系统流量特性,搭建了紧凑型微流体泵送系统,对系统泵送微流体的流量特性进行相应的理论分析,结合实验的方法,验证了理论推导的正确性。首先,分别对5个由不同长度硅胶管搭建的系统进行空载实验,得出系统内部气压与时间的关系呈指数函数的规律衰减;然后,对5个由不同长度硅胶管搭建的系统进行负载实验,并对实验结果进行了分析。研究结果表明:用该系统泵送微流体,其流量范围能够控制在4~23μL/min,该研究在极大程度上简化了微流体泵送系统,并降低实验操作难度,能够满足诸多微流体流量泵送实验的精度要求。

基于系统辨识的微反应器系统优化设计

由于微流体和感温元件之间的传热过程具有时间累积效应,采用毫米尺度的温度传感器来测量微尺度下流体的温度其实是被测流体与感温元件达到热平衡之后的温度值,而非流体真实的实时温度;且感温元件的封装也受传感器空间尺度的限制。针对这一问题,采用系统辨识的方法对微反应器系统的温度控制方法进行了优化,实现了对微流体实时温度的控制。首先通过温度传感器获得加热系统在不同电压下的温升数据,作为系统的习得经验。然后采用系统辨识的方法得到系统的加热规律,拟合得到输入电压与实时温度之间的关系,实现了通过调节输入电压即可控制微流体实时温度的目标。作为验证实例,成功合成了针状CsPbI_(3)量子点。

弧形阵列微电极对高电导率流体混合效率的影响

微流体交流电热效应混合是缩短药物筛选时间的有效手段之一.混合机制通常由微电极诱导流体内部产生温度梯度,从而形成涡流用于整个样品区域内的流体搅拌.但生物流体电导率偏高,交流电热的温升容易影响药物活性.因此,设计并封装一款环形微流体混合芯片,在不损失混合效率的前提下抑制流体的温升,揭示该芯片的混合性能,数值模拟与实验对微通道内两相流体的动态混合过程进行定量分析,并对模型几何参数、物理参数等条件进行优化研究.首先,利用Comsol仿真软件进行电场、温度场、流场以及稀物质传输场的强耦合仿真计算,以混合效率为目标函数,同时以温升上限作为约束条件,优化电压幅值以及微电极阵列的尺寸和分布.仿真结果表明,在给定电压下弧形微电极阵列的分布模式以及尺寸大小是影响混合效率的主要因素,电极对称/非对称分布诱导不同形式的非匀强电场空间分布,电极尺寸直接影响电场对流体的作用力范围.综合温升研究,仿真最优混合效率可达98.67%.然后,以优化的电极尺寸参数加工氧化烟锡微电极阵列,软光刻加工聚二甲基硅氧烷微通道.将上述带有特定微通道图案的PDMS与微电极玻璃基底封装后形成最终的微混合实验芯片.最后,使用电导率为0.2 S/m的蓝色染料溶液和去离子水缓冲液(经0.9%NaCl溶液调节电导率值)进行混合实验,微混合器混合效率可达93.16%.