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3D打印技术制造的两款不同的微流控忠片

更新时间: 2019-10-08 10:21:28  查看次数: 395    
微流控忠片技术作为一种在微米尺度空间上对流体进行操控的技术,把生化检测等实验全都浓缩集成到了一块微小的芯片上,极大地提高了检测实验效率。迄今为止,关于微流控忠片及与其相关的流体控制设备的研究越来越深入,制造微流控忠片的方法一直都在发展改进。3D打印技术作为一种区别于传统制造模式的新型增材制造模式的加工技术相比于传统的加工技术具有加工速度快、可加工复杂结构、节约加工材料等优点。各国科研团队利用3D打印技术在微流控忠片制造这一领域的也已经开发了部分应用。


利用了两种不同的3D打印技术制造了两款不同的微流控忠片,并且根据所制造的微流控忠片对其在生化检测实验中的实际应用进行了相关研究。这两款不同的微流控忠片都具有加工成本低、制作周期短、无需驱动、易于操作等优点,这些优点都非常适合于在医疗临床检测中的应用,不论是对于发展中国家还是发达国家,对于人类的健康生活都有着非常大的意义。主要研究工作总结如下:

  • 自主设计并搭建了一台基于LCD液晶显示屏的面成型光固化3D打印平台。该3D打印平台主要包含光学成像、Z轴运动和控制S个模块。光学成像模块利用大功率紫外LED灯作为源,通过一定的光学装置将紫外光平行得照射到改装过的LCD液晶屏上来实现紫外光的选择性透光。光学成像模块成像后对光敏树脂进行选择化曝光,然后通过Z轴运动摸块来控制不同层的曝光实现3D实体造型功能。通过控制模块来实现两个模块之间的联动。
  • 利用自主设计的面成型光固化3D打印平台开发了一种纸基微流控忠片的制造方法。纸基微流控忠片制造的主要原理就是在滤纸上制造出亲疏水的流道网络来实现流体在亲水流道里自主流动。而以光敏树脂在固化以后是疏水的,利用面成型光固化3D打印平台将浸润有光敏树脂的滤纸进行选择性曝光之后便可以在滤纸上形成亲疏水流道网络。同时还研究了影响纸基微流控思片制造精度的各项工艺参数并进行了优化。所制造的纸基微流控忠片制造过程简单、成本低、周期短且具有一定的精度,为制造纸基微流拴忠片提供了一种新的方法。
  • 基于桌面式FDM 3D打印机开发出一款新型的纤维素粉驱动的微流控忠片。将该微流控忠片的制造过程分为两个步骤:微流控忠片基底制造和纤维素粉末流道制造。深入研究了FDM打印机制造微流控忠片基底的打印工艺和后续的微流控忠片基底改造工艺。在研究了纤维素粉末流道制造工艺的同时还对纤维素粉末流道的三维结构进行了部分开发,体现出本制造方法的优势。该纤维素粉末微流控忠片和纸基微流控忠片一样同样是无需驱动,无需过滤的外接装置。且制造方法简单、成本低,可重复利用,可实现流体流速的可编程化。
  • 基于开发的纸基微流控忠片和纤维素粉末微流控忠片进行了各项生化检测实验研究。通过亚硝酸根离子浓度检测实验验证了这两种忠片在化学检测中的应周效果。并基于新型的纤维素粉末微流控忠片进行了T-sensor的制造实验和小鼠成纤维细胞培养实验研究,充分验证了该款新型微流控忠片在各检测领域中的实用价值。