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研究生: 林長威
Lin, Chang-Wei
論文名稱: 微流道混合樣品晶片之製作與特性分析
Fabrication and Characterization of Microfluidic Mixer Chip
指導教授: 廖書賢
Liao, Shu-Hsien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 光電工程研究所
Graduate Institute of Electro-Optical Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 微流道雷射雕刻菲克定理雷諾數
英文關鍵詞: microtunnel, microfluidic, image J, fick's theorem
DOI URL: http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.EPST.001.2019.E08
論文種類: 學術論文
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  • 微流道技術在現今的社會中發展日益成熟,它能結合包括生物、工程、化學、物理、微加工等不同領域的技術。其特色為可微控粒子 ,精度可達微米等級。並結合磁粒子技術,利用流道深寬限制、給予場到分離特定粒子的目,可應用於細胞篩選、重組,生物分析等。並且利用微觀尺度下流體力學特性,可增加樣本反應速率。高分子晶片有許多製程方式包含熱壓法、雷射雕刻光阻轉印、化學侵蝕等。 本實驗使用CO2雷射雕刻將0.1 mm壓克力薄片刻穿,成功開發一套以壓克力材料製作之夾心式微流道樣品混合晶片,並以紅墨水與進行混合測試,使用Image J建立出一套完整的影像之數據分析流程,實驗 結果 與菲克定理相互驗證,得本製程製作出之 寬度為 200 μm之微流道晶片 微流道晶片可在2~2.4秒間達95%以上之混合效果。未來可應用於增進本實驗室不同抗體原之結合效率。

    Microfluidic technology is increasingly mature in nowadays, and it can combine technologies in different fields including biology, engineering, chemistry, physics, and micromachining. It feature is what can micro-controlled in particles with micron precision. Combined with the magnetic particle technology, it can use of limit the depth and width of the channel or give magnetic field to achieve the purpose of separating the specific particles can be applied to cell screening, recombination, biological analysis. And using the hydrodynamic properties at the microscopic scale,
    the sample reaction rate can be increased. Polymer wafers have many processes, including hot pressing, laser engraving, photoresist transfer and chemical etching. Our experiment uses laser engraving to penetrate the 0.1 mm acrylic and a sandwich microfluidic mixer wafer made of acrylic material was completed. We mixed red ink and water by our microfluidic, and use Image J to make a complete analysis process. We verify the analysis results with Fick’s theorem and verify that the microfluidic with a width of 200 μm produced in our experiment with more than 95% mixed effect in 2~2.4 seconds.

    致謝 I 摘要 II ABSTRACT II 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 微流體元件 1 1.3 晶片製程方法 2 1.3.1 光阻製模轉印法 2 1.3.2 雷射雕刻法 3 1.3.3 化學侵蝕法 4 1.3.4 熱壓印法 5 第二章 實驗原理 8 2.1 微流道工作原理 8 2.2 反應方式 8 2.3 雷諾數 (REYNOLDS NUMBER) 9 2.4 菲克定理 (FICK’S THEOREM) 10 第三章 實驗方法 11 3.1 CO2雷射雕刻法 11 3.1.1 製程選擇 11 3.1.2 晶片樣本準備 11 3.1.3 CO2雷射參數設定 11 3.2.4 雷射雕刻壓克 力表面處理 14 3.2.5 雕刻模型接合 15 3.3 微流道製作 16 3.3.1 晶片製程 16 3.3.2 晶片檢測 18 3.3.3 流速測試 19 3.3.4 雷諾數計算 20 3.4 流體混合分析 23 3.4.1 IMAGE J分析 23 第四章 實驗結果 27 4.1 直接雕刻法 27 4.1.1 雷射雕刻之微流道晶片 27 4.1.2 微流道晶片清洗 28 4.2 雷射雕刻法 31 4.2.1 夾心式微流道晶片 31 4.2.2 流道反應速度測試 33 4.2.3 流道反應時間計算 44 第五章 結論 47 附錄 實驗數據 49 參考文獻 59

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