微流控芯片氣壓驅(qū)動微小流量系統(tǒng)研究.pdf

1、微流控芯片又稱芯片實驗室，主要應(yīng)用于生物、化學(xué)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究。微流控芯片使用的流體驅(qū)動技術(shù)分為片上流體驅(qū)動和片外流體驅(qū)動。片上流體驅(qū)動通常采用微閥微泵實現(xiàn)，控制精度差，流量調(diào)節(jié)范圍小。片外流體驅(qū)動通常采用蠕動泵、注射泵或壓力驅(qū)動調(diào)節(jié)流量。蠕動泵與注射泵調(diào)節(jié)過程中均存在流量脈動。與泵驅(qū)動相比，壓力驅(qū)動可較好地消除流量脈動，但其控制元件體積較大，難以與微流控芯片集成。為提高系統(tǒng)集成度，本文提出了氣壓驅(qū)動微小流量系統(tǒng)，通過微閥控制氣體壓力

2、，實現(xiàn)微流控芯片充液過程的流量調(diào)節(jié)。
　　本文分析了氣壓驅(qū)動微小流量系統(tǒng)的工作原理，分別建立了閥芯位移數(shù)學(xué)模型、氣壓控制數(shù)學(xué)模型、待驅(qū)動液體運動模型與微流控芯片充液模型，并得到了系統(tǒng)各個數(shù)學(xué)模型的內(nèi)在聯(lián)系?；跉鈮候?qū)動微小流量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)的開環(huán)特性進行仿真，得到了閥芯的位移特性。同時，討論了不同系統(tǒng)參數(shù)、負載參數(shù)和閥口開度對系統(tǒng)流量的影響，并分析了系統(tǒng)流量特性的主要影響因素。為實現(xiàn)微流控芯片充液過程的流量調(diào)節(jié)，設(shè)計了系統(tǒng)