基于PDMS薄膜的熱驅動式微閥的研制.pdf

1、微閥作為微流控芯片的重要部件之一，在多通道流體的開關控制及樣品的儲存方面發(fā)揮重要作用。隨著MEMS技術的不斷發(fā)展，微閥的種類日趨繁多，熱驅動式微閥以其與生物芯片的制備工藝兼容、工作原理簡單、驅動力較大、便于控制等優(yōu)點，成為近年來的研究熱點之一。本課題利用PDMS薄膜研制了一款熱驅動式微閥，可用于生物芯片（如PCR芯片）或者微流控芯片中樣品在多通道之間的流向控制。
　　利用有限元分析軟件ANSYS10.0，對加熱器進行了熱穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)

2、散熱分析，對彈性薄膜進行了熱-結構耦合分析，通過對不同結構尺寸的微型加熱器、腔體結構及薄膜厚度進行仿真，獲得了熱驅動式微閥的優(yōu)化結構參數(shù)。在此基礎上，利用MEMS技術完成了微閥的制作，主要包括掩膜版的設計、繪制及打印，利用濺射技術制備微型加熱器與溫度傳感器，采用濕法腐蝕工藝制作微溝道和腔體芯片，利用旋涂法制備PDMS薄膜，并分別完成了單通道及多通道熱驅動式微閥的封裝。為了檢測熱驅動式微閥的性能，論文開展了微閥的驅動與控制電路設計，主要包

3、括信號處理、A/D轉換、按鍵控制、加熱控制、FPGA控制及顯示等部分。
　　論文對微型加熱器與溫度傳感器的加熱特性進行了分析，對比了PDMS薄膜改性處理前后的拉伸特性。利用熱驅動控制系統(tǒng)，通過建立“閾值驅動電壓”的概念，分別對溝道的形狀、寬度、深度、腔體直徑、腔體深度、薄膜厚度等因素對單通道微閥特性的影響進行了檢測分析，并對熱驅動式微閥的背壓、開關時間以及可重復性進行了估算，在此基礎上進一步優(yōu)化了微閥的結構設計及制作工藝。利用本文