《基於慣性微流控技術的微納米粒子操控機理的研究》是依託東南大學，由陳敏華擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於慣性微流控技術的微納米粒子操控機理的研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：陳敏華
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目提出基於慣性微流控技術探索研究一種微納米粒子高效操控的微流控晶片，為重大疾病早期現場即時檢測奠定基礎。具體而言：①研究建立變深度直流道、變寬度螺旋流道的慣性微流控晶片測試樣機，實現微納米粒子的排序、組裝、分選等操控。②研究慣性微流控晶片粒子流特性，建立粒子與流體之間的耦合模型，並研究開發基於Basset-Boussinesq-Oseen 方程和Navier-Stokes方程來模擬兩相流中粒子的分布和遷移特性的計算仿真程式，為晶片的結構最佳化設計提供理論指導。③研究建立基於無掩模直寫光刻的慣性微流控晶片快速、低成本製作工藝，研究套用該工藝特有的灰度光刻技術，設計製作新型的變深度直流道、變寬度螺旋流道的慣性微流控晶片。④構建一套適合慣性微流控晶片的低成本三維觀測和表征平台，並整合螢光觀測技術、圖像處理技術及三維表征平台實現慣性微流控晶片的特性評估。
結題摘要
本項目系統研究了螺旋流道慣性微流控晶片中微粒的高效操控機理，為設計和製造重大疾病早期現場即時檢測儀器奠定重要基礎，具體研究成果可概括如下：(1) 設計並製作了一套微型化的平面阿基米德螺旋流道慣性微流控操控樣機，實現了單一尺寸粒子的排序、提純和兩種不同尺寸粒子的分選等操控功能，並對低雷諾數下不同尺寸粒子在螺旋流道中的動態聚焦特性進行了系統的實驗表征研究。（2）發展了一個能夠模擬微流場環境下粒子慣性遷移行為的三維耦合模型。該模型採用基於動理論的格子玻爾茲曼方法（LBM）描述流體流動，採用牛頓動力學模型描述粒子的平動和轉動行為，採用基於LBM反彈格式的運動邊界法實現流體與粒子模型的耦合，並基於該模型模擬了不同大小的球形粒子在環形流道中的遷移行為。（3）建立了一條基於無掩模光刻的慣性微流控晶片快速、低成本製備工藝路線，並針對製備高質量慣性微流控器件所涉及的關鍵工藝進行了系統實驗研究和表征分析。（4）搭建了慣性微流控晶片低成本觀測和表征平台，基於圖像處理和螢光觀測技術實現了高速運動粒子特性的低成本、精確表征。
