并联电渗驱动微型无阀泵的研究

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1、中北大学学位论文并联电渗驱动微型无阀泵的研究摘要当今社会青光眼患者的数量不断增加，受到全世界的瞩目与关注，而相关治疗也成了各国争相研究的课题。微泵是微流控系统众多器件中最关键的器件之一，已经可以广泛应用于医药方面。电渗驱动的微泵被广泛的应用在微流控芯片装置中，与其他微型泵相比，电渗泵不具有可移动部件；便于携带和保养；在制作过程中容易与其他微流控电路进行集成。本文提出设计一个双并联电渗驱动泵，选择生物兼容性好的材料，可用于实现青光眼房水引流装置的加工，达到治疗青光眼的目的.本文首先研究了微流控系统的基本理论，对电渗泵微通道中的双电层

2、产生机理进行分析，通过理论模型求解和利用仿真软件分析了影响电渗泵性能的因素，不仅包括驱动电压的大小，还有微通道的尺寸。通过对串联和并联两种结构的电渗微泵进行对比分析，选用载玻片作为芯片基底并获得其最佳工艺参数，制作了带电极的PDMS-玻璃双并联微通道微型无阀泵。最后使用COMSOL仿真软件对一条主通道的流速进行了仿真，得出结构最优几何参数，总结出了各因数影响电渗流性能的趋势。确定了双并联式直流电渗泵的微加工工艺流程，设计了电渗泵微通道的结构，通过结合MEMS技术制作出双并联电渗微泵。建立实验测试平台，记录一段时间内各微泵泵送液体的

3、体积，分别计算单个微泵的流速和总流速，并在人体可接受电压5V内，微泵流速可以达到正常人体眼球房水引流速度，结合正常眼内房水引流速度，确定合理的驱动电压设计值，这将对未来制作实际可用的房水引流装置和器件产生指导意义。关键词：青光眼，MEMS，电渗流，微泵，流体测试中北大学学位论文ABSTRACTIntoday'ssociety,thenumberofglaucomapatientscontinuestoincreaseanditraisespublicattentionallovertheworld.Therelatedtreatm

4、entofglaucomaalsobecamethesignificantresearchtopic.Micropumpisoneofthemostimpormontdeviceforotherdevicesofmicrofluidicsystem,ithasbeenwidelyusedtomedicalfields.Theelectroosmosismicropumpisusedtomicrofluidicsequipmentwidely.Comparewiththeothermicropumps,therearenotremo

5、vableunitsintheelectroosmosismicropumpwhichiseasytocarryandmaintain.Inthemanufacturingoperationtheelectroosmosismicropumpiseasytointegratewithothermicrofluidicscircuits.Thispaperpresentsdesigningoneelectroosmosismicropumpwithdoubleparallelandtheelectroosmosismicropump

6、choosethematerialwhichhasgoodbiologicalcompatibility.Theelectroosmosismicropumpcanbeusedfortheprocessingforlavagesetofglaucomaaqueoushumorwhichcantreatglaucoma.Firstly,thispaperstudiesthebasicprinciplesofmicrofluidicsystemandanalysisthemechanismsofelectricdoublelayer’

7、producinginbinarychannelsoftheelectroosmosismicropump.Throughthetheoreticalmodelandusingthesimulationsoftwareanalysistheinfluencefactorsofelectroosmosispumpperformance.Notonlyincludingthedrivevoltage,butalsothesizeofbinarychannels.Compareelectroosmosismicropumpwithdou

8、bleparallelwithelectroosmosismicropumpwithseriescircuits，PDMS-glassdoubleparallelwithelectrodesofmicrochannelvalvelessmicrop