利用层流分布测量微流控芯片压力的方法研究.pdfVIP

80 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 2011年 第30卷 第8期 利用层流分布测量微流控芯片压力的方法研究 廖彦剑，陈 礼，杨国清，刘 畅 (重庆大学 生物工程学院 生物流变科学与技术教育部重点实验室，重庆 400044) 摘 要：针对微流控芯片中压力相关测量的问题，提出了一种利用微尺度层流分布测量做流控 片 【{J的 压力(流速)的方法。主要研究内容包括微汇合层流结构的设计 (Y型结构)，微尺度层流分布的压力 (流 速)关系的推导和利用显微图像处理进行测量的方法等，并通过计算机仿真和实际芯片实验对 Y 测 结构进行了分析，结果证实了提出方法的有效性。 关键词：层流；压力测量；微流控芯片 中图分类号：R318．01 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2011)08-0080-03 Studyofpressuremeasurementmethodformicro-fluid cl’lip‘usi。ngllaammiinnalrHflooww ddiiSsttrrlibDUuttliOen LIAOYan—jian，CHENLi，YANGGuo—qing，LIUChang (KeyLaboratoryofBiorheologicalScienceandTechnology，MinistryofEducation， SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China) Abstract：A nlicro—fluidchippressuremeasurementmethodbasedOilthelaminarflow distribution inmicl()scale structureisproposed．Themainresearchcontenisincludethedesignofsuitablemirco—confluncencelaminarflow structure(Y stylestructure)，thetbrmuladerivationofpressure(velocity)in laminarflow distrihution．rhP measurementapproach uses microscope image processing methed．The computer simulation and on—chip experimentsarecarriedout．Theresultshaveverifiedthefeasibilityoftheproposeddesign． Keywords：laminarflow；pressuremeasurenlent；micro—fluidchip 0 引 言 量，现代工程科学和传感器技术的发展的确提供 r 一 技 微尺度流动现象是微流控芯片类研究的基础，而作为 术实现的可能性 ，比如：激光化移传感器 、微压电f々感 微尺度流动的控制和测量，无论是传统的压力驱动还是新 等都可以实现微尺度流动压力测量，但这些测量力法‘郁 方法，如电磁场效应驱动 或微重力驱动 。，其具象都 叮 各 自的局限性。考虑到在微尺度流动中，_ljj速发fJ支低 ，流 以表述为压力场导致的流体运动，这也就凸显了压力参数 体以层流状态流动 。层流作为流体的 一种流动状念， 测量的重要性。在这点上，一方面是微尺度结构带来的压 微流控芯片中 经有了较广泛的的应用， 液一液毕取 、过 力变化的复杂性 ，和宏观表现不同，微尺度流动中惯性力趋 滤和无膜扩散 、聚合物薄膜的制备、纳米材料的制备、细胞 r口】非常小而表面现象趋向主导，摩擦力 、静电力和