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微流体脉冲驱动—控制的芯片点样系统设计及实验研究
作 者: 王懿
导 师: 侯丽雅
学 校: 南京理工大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 微流体脉冲驱动-控制 液体微喷射 粉体微喷射 生物芯片 组合材料芯片 点样
分类号: TN402
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
生物芯片技术通过缩微技术在固相基质表面构建微型生物化学分析系统,实现对细胞、蛋白质、核酸及其它生物分子的快速、准确、高通量检测。组合材料芯片技术通过并行合成、高通量表征的研究策略,短时间内制备材料样品库,并快速表征它们的性质,实现新材料的高效筛选和优化。非接触式喷点法制备生物芯片具有定量准确,重现性好等优点,但是喷头易堵塞、喷印样点大、芯片密度低。液滴喷射法制备组合材料芯片使用反应物的溶液点样和混合,挥发掉溶剂后再进行固相反应,芯片制备效率低。南京理工大学微系统研究室发明的微流体脉冲驱动-控制技术可喷射各种液体和粉体,具有结构简、成本低,可靠性高、抗堵塞、样点分辨率高等优点。本文以该技术为研究起点,分析了微管道液体和粉体的流动特性,进行了微喷射的实验研究,取得了以下成果:基于微流体脉冲驱动-控制技术,采用压电陶瓷作动器构建了生物芯片点样系统,成功完成了芯片点样实验,点样直径可达96μm,满足生物芯片点样需求。与现有的非接触式喷点点样仪相比,具有无热源、无外部加压装置、喷头不易堵塞、样点直径小等优点,可提高生物芯片样点密度。基于微流体脉冲驱动-控制技术,采用电磁铁作动器构建了组合材料芯片点样系统,通过喷射粉体制备了Y203:Eu3+红色发光材料芯片,验证了该系统制备组合材料芯片的可行性。粉体微喷射法与组合溶液喷射法相比,无需配制溶液或悬浮液,简化了制备工艺流程,可提高组合材料芯片制备效率。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-11 1 绪论 11-19 1.1 引言 11 1.2 生物芯片技术 11-14 1.2.1 生物芯片技术的发展简介 11-12 1.2.2 生物芯片技术的原理 12 1.2.3 生物芯片制备技术 12-14 1.3 组合材料芯片技术 14-17 1.3.1 组合材料学的发展简介 14 1.3.2 组合材料学的原理 14-15 1.3.3 组合材料芯片制备技术 15-16 1.3.4 组合材料芯片技术在筛选发光材料研究中的应用 16-17 1.4 论文研究意义与研究内容 17-19 1.4.1 研究意义 17 1.4.2 课题来源 17 1.4.3 研究内容 17-19 2 芯片点样系统的作动器选择 19-34 2.1 微管道液体的流动特性 19-20 2.2 微管道粉体的流动特性 20-22 2.3 微流体脉冲驱动-控制的作动器 22-27 2.3.1 压电陶瓷作动器 23-25 2.3.2 电磁铁作动器 25-27 2.4 生物芯片点样系统的作动器选择 27-30 2.4.1 不同粘度液体的微喷射实验 28-29 2.4.2 作动器的选择 29-30 2.5 组合材料芯片点样系统的作动器选择 30-33 2.5.1 稀土氧化物的性质 30-31 2.5.2 分散指数测量实验 31-32 2.5.3 作动器的选择 32-33 2.6 本章小结 33-34 3 生物芯片点样系统设计及实验 34-57 3.1 系统设计 34-51 3.1.1 硬件选择与设计 34-41 3.1.2 软件设计 41-51 3.2 液体微喷射实验 51-53 3.3 任意图形芯片点样实验 53-55 3.4 频闪拍摄实验 55-56 3.5 本章小结 56-57 4 组合材料芯片点样系统设计及实验 57-74 4.1 系统设计 57-61 4.1.1 硬件选择与设计 57-61 4.1.2 软件设计 61 4.2 粉体微喷射参数标定实验 61-63 4.3 粉体微喷射-燃烧法制备Y_2O_3:Eu~(3+)发光材料芯片 63-66 4.3.1 原料 63 4.3.2 制备过程及现象 63-64 4.3.3 Y_2O_3:Eu~(3+)发光材料芯片的表征 64-66 4.4 粉体微喷射-混合-微波热合成法制备Y_2O_3:Eu~(3+)发光材料芯片 66-72 4.4.1 粉体混合 66-70 4.4.2 Y_2O_3:Eu~(3+)发光材料芯片的制备 70-72 4.5 本章小结 72-74 5 总结与展望 74-76 5.1 工作总结 74-75 5.2 创新点归纳 75 5.3 展望 75-76 致谢 76-77 参考文献 77-83 附录A 83-85 附录B 85
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路(IC) > 一般性问题 > 设计
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