十字交叉沟通微通道芯片的微液滴生成的研究

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1、重庆大学硕士学位论文英文摘要anotherwasthemanipulationofmicrodropletstoseparateonesinglecellsfromsolutionvolumedinmicroliterforfutureexperimentsforsingle-cellanalysis.Insummary,theresultsshowthatthecross-overmicrochannelwithathrough-hole,supportedbyappropriategas/liquidflowcontrolmode,couldeffect

2、ivelygeneratemicrodropletsofnanolitersevenpicoliterson-demand.Itssignificanttechniqueeffectscouldbeincludedinthefollowing:①theeasilysimplefabricationofmicrochannelanditsmicro-structure;②thelowpressureneeded;③virtuallyon-demand,thevolumeaslowaspicoliters,eventofemtoliters;④undertwo-

3、phaseofgas/liquid,thegenerationfrequencyofmicrodropletson-demandcouldreachmorethanmoderatethroughput;andthehomogeneousofdropletsizeisgoodenough.Keywords:Microthrough-hole,Microdroplet,Microwire-molding,Microfluidic,SoftwareInterfaceIntegrationV重庆大学硕士学位论文1绪论1绪论1.1问题的提出及研究意义目前，微流控芯片的

4、研究继续呈现出生机勃勃的面貌,软刻策略的提出者、美国哈佛大学George.M.Whitesides于2006年在Nature杂志上专门撰写文章综述了[1]这一领域的重要进展与发展趋势。微流控技术是在尺度为几个或上百微米的通道中操纵纳升或纳升以下流体的技术。微流控芯片(Microfluidicchip)是以流动通道几何尺寸小于100µm为特征的微流动器件或系统，根据其不同的特性如导热距离短，以及在不同条件下流动特性的不同，可以为化学、信息学、生命科学等诸多领域提供许多特有的便捷特点。为此，社会上不同交叉学科的研究者对于如何制作微流控器件与系统越来越感兴趣，各类

5、不同样式的微流控技术及其拓扑构型基础上正在不断地深入发展和演变[2]，更进一步的提供高度集成化、多功能一体化的微流控芯片。微流控技术作为一种全新的领域，它给生物分析、光学、信息学和化学合成等多种交叉学科领域带来了重大的影响。微流控芯片早期的研究重点主要体现在[3][4][5][6]对通道内连续流的体系进行操作与控制，比如进样、混合、反应、分离和[7][4,8,9]检测等几种类型。但因为传统连续流的体系存在一定不足,如微流控芯片结构与制造工艺相当复杂，试剂的消耗用量比较多，雷诺系数较低的情况下，加之不同液相体系存在差别，使得流体更加难以快速有效的混合，并十分容

6、易造成交叉污染等。然而，微液滴体系在着相比之下存在着一系列潜在的优势，例如加工工艺比之简单快捷便于操控，试剂消耗量更加微小，混合快速效果十分明显，并且不容易造成污染，实验与检测效率更好等。正是因微液滴存在着这些一系列内在独特的优点，微液滴的应用也越来越成为国际上众多学者研究的重点，例如喷[10][11][12][13][14]墨打印、精密微点样、微混合与微反应、DNA分析、包封、纳米粒[15]子合成，等等。目前，微流控结构的微加工技术仍然继续在不断发展与演变，研究者发现微通道以及诸多相关微型结构的加工工艺还有越来越多更为简化的技术方法。本实验小组近来对利用微

7、丝模塑工艺进行深入探讨，微通道特别是圆形微通道的构建[2]可以更方便地实现这种工艺。基于微丝模塑工艺也极为简便地加工出十字交叉并相切、上下有通孔沟通的微通道结构，在实验过程中也具备形成液滴的条件。在本论文中，利用微丝模塑技术构建出的PDMS(Polydimethylsiloxane)微流动通道为基础，搭建出微液滴制作平台与分析系统，在此系统上进行微液滴实验，并利用[16]粒子图像测速(Particleimagevelocimetry,PIV)技术对实验现象进行分析，得出液1重庆大学硕士学位论文1绪论滴内部的综合以及细节信息。在这个过程中，论文工作的结果对微通

8、道的构建、微流控系统、Micro-PIV技术与数据存