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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 沈弘俊 | |
dc.contributor.author | Joun-Ban Liou | en |
dc.contributor.author | 劉振邦 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-13T08:07:31Z | - |
dc.date.available | 2007-07-27 | |
dc.date.copyright | 2005-07-27 | |
dc.date.issued | 2005 | |
dc.date.submitted | 2005-07-21 | |
dc.identifier.citation | Asami, K., Gheorghiu, E. & Yonezawa, T., “Dielectric behavior of budding yeast in cell separation”, Biochimica et Biophysica Acta, Vol. 1381, pp. 234-239, 1998.
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dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/36605 | - |
dc.description.abstract | 本研究利用微機電製程方式成功製作出微粒子操控微混合晶片,整個流程僅需要兩道光罩(微電極陣列晶片與微流道母模各一道光罩)即可完成晶片製作。本粒子操控術操控機制是利用介電泳原理,操控微粒子移動到空間中不同位置。本實驗採用粒徑1μm的polymer粒子,在溶液導電度為0.10mS/㎝的條件下進行操控,實驗顯示在操控頻率為100KHz時會產生粒子渦漩式對稱旋轉移動現象,而在10MHz的操控頻率下會有旅波介電泳現象發生。將晶片結合了Y型流道,可以製作具有混合效果之微混合晶片,此晶片能夠成功攪動流體而達到混合效果,而混合效果與電壓大小有關,並可利用micro-PIV技術來分析驗證流場狀況。吾人首創將介電泳理論運用在混合兩種流體之研究上,製作出屬於介電泳領域之混合型晶片,此功能晶片可增加流場中的擾動,提高粒子或流體混合的機率,由於介電泳機制可在低電壓情況下直接操控細胞,所以粒子操控之微混合晶片之開發對於未來於生物醫學上的應用,將有極大的可能性。 | zh_TW |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T08:07:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-94-R92543027-1.pdf: 1522786 bytes, checksum: f3a74ad12e1068ebb58fa164c93d1e3c (MD5) Previous issue date: 2005 | en |
dc.description.tableofcontents | 目 錄
目錄……………………………………………………………………i 表目錄…………………………………………………………………iv 圖目錄…………………………………………………………………v 符號說明………………………………………………………………vii 第一章 緒論 1-1 背景與研究動機…………………………………………………1 1-2 文獻回顧…………………………………………………………3 1-2-1操控微粒子的方法 …………………………………………3 1-2-2國外介電泳之研究與發展 …………………………………4 1-2-3國外微混合之研究與發展 …………………………………6 1-2-4微粒子顯像測速儀系統 ……………………………………8 1-3 研究目的…………………………………………………………8 第二章 粒子操控原理 2-1 介電泳的發展……………………………………………………10 2-2 介電泳原理………………………………………………………12 2-2-1介電泳力的形成方式 ………………………………………12 2-2-2誘導偶極矩 …………………………………………………13 2-2-3介電泳數學模式 ……………………………………………15 2-2-4傳統介電泳數學模式 ………………………………………15 2-2-5旅波式介電泳數學模式 ……………………………………16 2-3 其他影響力之探討………………………………………………17 2-3-1布朗運動 ……………………………………………………17 2-3-2電泳力 ………………………………………………………18 第三章 實驗方法與設備 3-1 粒子操控晶片設計………………………………………………19 3-1-1電極金屬材料 ………………………………………………20 3-1-2電極晶片基板選擇 …………………………………………20 3-1-3電極排列設計 ………………………………………………21 3-1-4光罩選擇與製作 ……………………………………………21 3-1-5金屬薄膜沉積技術 …………………………………………22 3-2 微影技術…………………………………………………………22 3-2-1基材清潔 ……………………………………………………23 3-2-2光阻塗佈 ……………………………………………………23 3-2-3軟烤 …………………………………………………………24 3-2-4曝光 …………………………………………………………24 3-2-5顯影 …………………………………………………………24 3-2-6硬烤 …………………………………………………………25 3-3 微電極陣列晶片製作流程………………………………………25 3-3-1基板清洗 ……………………………………………………25 3-3-2電極蒸鍍 ……………………………………………………26 3-3-3電極晶片微影與蝕刻製程 …………………………………27 3-4 微流道之設計與製作……………………………………………28 3-4-1 SU-8微流道母模製作………………………………………29 3-4-2 PDMS微流道製作 …………………………………………30 3-5 元件接合與外部連結方式………………………………………31 3-6 實驗設備與量測方式……………………………………………32 3-7 實驗誤差分析……………………………………………………34 第四章 結果與討論 4-1 製程結果討論……………………………………………………36 4-1-1電極晶片製作 ………………………………………………36 4-1-2微流道製程 …………………………………………………37 4-2 介電泳現象頻率範圍之觀察……………………………………37 4-2-1旅波介電泳操控 ……………………………………………38 4-2-2正介電泳操控 ………………………………………………39 4-2-3粒子漩渦式對稱旋轉移動操控 ……………………………39 4-2-4粒子漩渦式對稱旋轉簡化實驗 ……………………………40 4-3 介電泳微混合器晶片之開發……………………………………41 4-3-1微混合器之裝置設定 ………………………………………41 4-3-2微混合觀測溶液選擇 ………………………………………41 4-3-3驅動電壓與混合效果之關係 ………………………………42 4-4 利用PIV技術驗證介電泳微混合器之可行性…………………44 4-4-1驅動電壓與粒子擾動速度的關係 …………………………44 4-4-2流量大小與粒子擾動速度的關係 …………………………45 第五章 結論與未來展望 5-1結論 ………………………………………………………………47 5-2未來展望 …………………………………………………………50 參考文獻………………………………………………………………52 表目錄 表3.1 石英光罩、玻璃光罩及膠片光罩之特性比較………………56 表4.1 各種操作參數設定一覽表……………………………………56 表4.2 各種操作參數設定一覽表……………………………………57 表4.3 實驗設定之流道截面積下,雷諾數與流量、流速之關係…57 圖目錄 圖1.1 Schwesinger et al. (1996)設計的被動式微混合器 ……………58 圖1.2 Medoro et al.利用DEP cage來達到兩種細胞分離的操控法…58 圖2.1 誘導偶極矩與電場關係圖 ……………………………………59 圖2.2 粒子受正負介電泳之移動情形 ………………………………59 圖2.3微流道中旅波式介電泳電極示意圖(立體圖) …………………60 圖2.4微流道中旅波式介電泳電極示意圖(側視圖) …………………60 圖2.5 粒子在旅波式電場中之受力行為示意圖 ……………………60 圖3.1介電泳電極晶片設計(上視圖)…………………………………61 圖3.2 介電泳電極晶片設計放大圖 …………………………………61 圖3.3 電極晶片製作流程圖 …………………………………………62 圖3.4 電極晶片成品圖 ………………………………………………62 圖3.5 微流道製作流程圖 ……………………………………………63 圖3.6 SU-8 2000系列旋轉速度與厚度關係曲線 …………………63 圖3.7 SU-8 微流道母模成品圖 ……………………………………64 圖3.8 PDMS微流道與電極晶片接合封裝流程圖…………………64 圖3.9 粒子操控晶片成品圖 …………………………………………65 圖3.10 晶片外部連結配件……………………………………………65 圖3.11 晶片與電路板訊號連結方式…………………………………65 圖3.12 PDMS接合設備圖 …………………………………………66 圖3.13 光學量測系統與微流量注射針幫浦…………………………66 圖3.14 實驗整套量測系統配置………………………………………67 圖4.1 製程中電極製作失敗結果 ……………………………………67 圖4.2 以載玻片為基材的微流道母模 ………………………………68 圖4.3 旅波介電泳現象 ………………………………………………68 圖4.4 電極周圍的粒子迅速被吸附在電極表面上 …………………69 圖4.5 給予背景流速時的正介電泳現象 ……………………………69 圖4.6 粒子渦漩式旋轉移動操控 ……………………………………70 圖4.7 前九根電極產生旋轉的情況 …………………………………70 圖4.8 簡化後的渦漩現象 ……………………………………………71 圖4.9 給予背景流速時的負介電泳現象 ……………………………71 圖4.10 介電泳微混合器示意圖………………………………………72 圖4.11 介電泳微混合晶片成品………………………………………72 圖4.12 溶液與純墨汁的色度比較……………………………………72 圖4.13 微粒子與水溶液注入微流道測試……………………………73 圖4.14在Vpp = 15V操控電壓下無流體推動之混合情況 …………73 圖4.15 墨水底端向下移動位置與時間的關係圖……………………74 圖4.16 在有背景流速約150μm/s下之擾動混合情況 ……………74 圖4.17 利用micro-PIV技術透過Insight軟體作向量分析…………74 圖4.18 Vpp = 10V啟動後之U、V、速度大小、渦度……………75 圖4.19 Vpp = 15V啟動後之U、V、速度大小、渦度……………76 圖4.20 Vpp = 20V啟動後之U、V、速度大小、渦度……………77 圖4.21 在Re = 0.005的情況下之V的速度向量比較 ……………78 圖4.22 在Re = 0.005的情況下之速度大小比較……………………78 圖4.23 在Re = 0.02的情況下之V的速度向量比較 ………………79 圖4.24 在Re = 0.02的情況下之速度大小比較 ……………………79 圖4.25 在Re = 0.05的情況下之V的速度向量比較 ………………80 圖4.26 在Re = 0.05的情況下之速度大小比較 ……………………80 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 粒子操控之微混合器晶片開發 | zh_TW |
dc.title | Development of Particle Manipulating Micro-Mixer Chip | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 93-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 李雨,吳光鐘 | |
dc.subject.keyword | 介電泳,微混合器,粒子顯像測速, | zh_TW |
dc.subject.keyword | dielectrophoresis,micro-mixer,micro-PIV, | en |
dc.relation.page | 80 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2005-07-21 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 應用力學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 應用力學研究所 |
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