微流体无膜扩散用于血液分离的若干基础问题.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又微流体无膜扩散用于血液分离的若干基础问题作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：丁前庄J刖胜热能工程何立群副教授二零一一年五月四日IIlllI[I11[IIIIIl＼1909060UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeMicrofluidicmembranelessseparationanditsapplicationtosuspensionofErythrocytesAuthor’SName：Speciality：Supervisor：‘⋯‘'‘tinish

2、edtime：QianzhuangDingThermalEnergyLiqunHeMay4th，201中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：啦签字日期：兰!!：曼：21中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被

3、查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。．，凇开作者签名：签字日期：口保密(——年)i萄杰．一础臣．导师签名：垒至兰墨i签字F1期：查!!!：鱼：里摘要本文对微流体无膜分离过程进行了以下两个方面的研究：(1)用数值计算的方法对影响微通道内颗粒扩散的因素进行了分析，影响因素包括通道雷诺数Re和微通道长度。具体为不同流量、不同通道尺寸下的分离效率。此外，对微通道的水力特性进行了初步分析。(2)基于壁面剪切效应提出了一

4、项提高无膜分离效率的新措施，即在微通道内两股流体的交界面处布置圆柱壁面，当流体绕过障碍物壁面之后，红细胞就会远离中心线，延长了红细胞留在母液中的时间。实验数据与数值计算均表明，在微通道中布置了圆形障碍物壁面之后，其下游位于中心线附件的红细胞浓度降低。关键词：微流体，扩散传质，剪切扩散效应，红细胞ABSTRACTMicrofluidicmembranelessseparationcanbeusedtosep删epanicIesatdifferentscales．Inthisthesis，westudyeffectsonitsefficiencv：f。lrst，wechecktheeffe

5、ctsofReynoldsnumberandsizesofmicr0．channel．Theresmtsshowthattheefficiencyisindeedaffectedbythem．Then跚owerthechannel．thehighertheefficiencyis．ButthereisanoptimalReynoldsnumber．Second，weputforwardameasuretoseparateRBCsfromotherspeciesonthebaslsofshear-induceddiffusion,inwhichapillarisplacedinthein

6、te哟ceoftwofluids·Experimentallyandnumerically，theredbloodcellsareobservedtobepushedawayfromtheinterface．Keywords：microfluidics；diffusion；shear-inducedeffect；ErythrocytesIII目录第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯11．1研究背景及现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．2人工肾的发明及历史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2微流体技术概述⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．2．1微流体及其发展阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．2．2微流体芯片应用及发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．2．3微流体芯片的制备材料及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71．3基于微流体技术的颗粒无膜分离方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．4本文主要工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第2章微流体系统流量分配规律的若干基础问题⋯⋯⋯⋯．1l2．1通道流量对传质影响的理论分析及简化模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．