基于PDMS薄膜的熱驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)控制及樣品的儲(chǔ)存方面發(fā)揮重要作用。隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，微閥的種類(lèi)日趨繁多，熱驅(qū)動(dòng)式微閥以其與生物芯片的制備工藝兼容、工作原理簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)力較大、便于控制等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。本課題利用PDMS薄膜研制了一款熱驅(qū)動(dòng)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(duì)加熱器進(jìn)行了熱穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)

2、散熱分析，對(duì)彈性薄膜進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸的微型加熱器、腔體結(jié)構(gòu)及薄膜厚度進(jìn)行仿真，獲得了熱驅(qū)動(dòng)式微閥的優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，利用MEMS技術(shù)完成了微閥的制作，主要包括掩膜版的設(shè)計(jì)、繪制及打印，利用濺射技術(shù)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(qū)動(dòng)式微閥的封裝。為了檢測(cè)熱驅(qū)動(dòng)式微閥的性能，論文開(kāi)展了微閥的驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)，主要包

3、括信號(hào)處理、A/D轉(zhuǎn)換、按鍵控制、加熱控制、FPGA控制及顯示等部分。
　　論文對(duì)微型加熱器與溫度傳感器的加熱特性進(jìn)行了分析，對(duì)比了PDMS薄膜改性處理前后的拉伸特性。利用熱驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)建立“閾值驅(qū)動(dòng)電壓”的概念，分別對(duì)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(duì)單通道微閥特性的影響進(jìn)行了檢測(cè)分析，并對(duì)熱驅(qū)動(dòng)式微閥的背壓、開(kāi)關(guān)時(shí)間以及可重復(fù)性進(jìn)行了估算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了微閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作工藝。利用本文