基于恒壓微流泵系統(tǒng)的微液滴分選.pdf

1、液滴微流控是微流控技術(shù)的一個(gè)重要的分支，對(duì)液滴的操控如液滴融合、裂分、混合、分選、捕獲等技術(shù)具有非常重要的意義，液滴分選就是從大量液滴中分離出目標(biāo)液滴，可以用來(lái)提純、濃縮目標(biāo)液滴。微液滴生成和操控的前提條件是穩(wěn)定的流體驅(qū)動(dòng)，流體的驅(qū)動(dòng)方式多種多樣，常用的驅(qū)動(dòng)方式是注射泵，但它有許多固有的缺點(diǎn)，比如分配過(guò)程易受溫度變化、膠內(nèi)氣泡、螺桿轉(zhuǎn)速的影響，而且紋波比較大、單個(gè)注射器流量范圍小。氣壓驅(qū)動(dòng)泵比注射泵的紋波小，響應(yīng)速度快，但是目前市場(chǎng)上的

2、氣壓驅(qū)動(dòng)泵價(jià)格昂貴，控制范圍不大。
　　欲實(shí)現(xiàn)兼具這些優(yōu)點(diǎn)的氣壓泵，本論文研制了一臺(tái)適用于微流控領(lǐng)域的雙氣缸的恒壓微流泵。兩個(gè)氣缸的氣壓控制完全獨(dú)立，適用于液滴微流控研究。與現(xiàn)有的一些氣壓泵相比，恒壓微流泵的氣壓控制范圍廣、精度較高、氣壓穩(wěn)定、響應(yīng)速度快。穩(wěn)定時(shí)的氣壓波動(dòng)范圍為±1 mbar，氣壓控制范圍為0.0～10.0 bar。可以用兩款上位機(jī)軟件和它進(jìn)行WiFi通信，用戶可以選擇使用PC機(jī)或安卓平板電腦，上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)記錄實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以提示各種運(yùn)行參數(shù)，具有友好的交互界面。
　　使用CAD軟件設(shè)計(jì)了兩種液滴分選芯片，分別利用了壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和非均勻電場(chǎng)對(duì)液滴的介電泳力，利用恒壓微流泵搭建了液滴分選系統(tǒng)。首先利用搭建的液滴分選系統(tǒng)生成液滴，研究了氣壓為0～240 mbar時(shí)液滴直徑、液滴生成速度與油相水相氣壓之比的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)當(dāng)油相氣壓值固定時(shí)，油相和水相氣壓比值越大，液滴直徑越小，液滴生成速度也越慢;而當(dāng)油相與水相氣壓比值相同時(shí)，油相氣壓越大，液

4、滴直徑越小，液滴生成的速度也越快。
　　利用搭建的液滴分選系統(tǒng)，用設(shè)計(jì)的兩種微流控芯片做了液滴分選?；趬弘娞沾傻姆诌x芯片在氣壓為0～200 mbar時(shí)給PZT加單個(gè)脈沖，改變總持續(xù)時(shí)間T和高電平時(shí)間Th能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)液滴分選，目前可以實(shí)現(xiàn)11 Hz的液滴流中對(duì)單個(gè)液滴的分選。然后當(dāng)油相氣壓為10000 mbar，水相為1000 mbar時(shí)生成305 Hz的液滴，對(duì)PZT施加連續(xù)的方波，發(fā)現(xiàn)可以分選，且分選率會(huì)隨著高電平持續(xù)時(shí)間Th