臺灣博碩士論文加值系統

本研究的目的主要是利用微機電技術製作出可達到穩定生產微米級的氣泡的系統。利用微機電技術中的顯影技術與配合光阻(SU-8)來製作產生器模型，再以高分子聚合物做為產生器的材料，利用轉印的方式來製作出微氣泡產生器。微氣泡產生器為十字型幾何的微流道，利用氣體與液體在同一系統內流動，控制氣體壓力與流體流量的方式來產生氣泡。氣體由主流道導入與液體由旁支流道導入混合區，利用氣體週期性的輸入與液體的連續輸入來規律地產生氣泡。產生出的氣泡經過流道寬度收縮的方式，來將氣泡的直徑縮小。利用出口處的分支幾何結構來分割氣泡。本文以控制氣體的壓力與液體的流量的方式觀察與記錄流道內產生型態。並且紀錄氣泡產生的效率與氣泡特色。而後，會嘗試收集已產生的微氣泡。

This paper describes device design and manufacturing process to generate single microbubbles for biomedical applications. With MEMS technology several cross-shaped microchannels are designed and fabricated by using the SU-8 photoresist mould and Polydimethylsiloxance (PDMS) material. The microbubble generator controls gas and liquid inlets to segment continuous fluids, referred to as two-phase flow, in the microchannels. The void segments filled with gas thus form initial microbubbles. These microbubbles are then transferred to the next-stage microchannels for further bubble separation and size reduction. The ultimate diameter of microbubbles is expected to reach less than 50 μm. With further harden and collection processes the microbubbles are able to enhance imaging effect in ultrasound or MRI medical applications; besides, they can elevate delivery efficiency of drug or cosmetics, and more importantly, bio-effect of ultrasound gene therapy.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 諸論 1
1.1 微氣泡應用 2
1.2 微氣泡材料 5
1.3 研究動機 7
1.4 研究方法 9
1.5 論文架構 9
第二章 氣泡產生原理與各種產生器介紹 10
2.1 氣泡產生原理 10
2.1.1兩相流簡介 10
2.1.2熱氣泡生成 11
2.1.2 氣體泡分析 11
2.2 各類型微氣泡產生器介紹 14
2.2.1 熱生成式微氣泡產生器 14
2.2.2 超音波微氣泡產生器 15
2.2.3 壓電式微氣泡產生器 20
2.2.4 微流道微氣泡產生器 21
2.3本文產生器結構設計 25
2.3.1 第一期微氣泡產生器結構 25
2.3.2第二期微氣泡產生器結構 26
2.3.3第三期微氣泡產生器結構 28
2.3.4第四期微氣泡產生器結構 29
2.3.5第五期微氣泡產生器結構 29
2.3.6第六期微氣泡產生器結構 30
第三章 製程簡介 32
3.1微影製程 32
3.2轉印製程 36
3.3 晶片結合製程 39
第四章 實驗系統與實驗步驟 42
4.1氣體控制系統 43
4.1.1第一期氣體控制系統 43
4.1.2第二期氣體控制系統 44
4.1.3第三期氣體控制系統 45
4.2 液體控制系統 46
4.3 實驗步驟 47
4.3.1 連續氣體輸入實驗步驟 48
4.3.2 切換氣體壓力實驗步驟 50
4.3.3 週期氣體輸入實驗步驟 51
第五章 氣泡分析 52
5.1 流動型態參數分布 52
5.2 幾何形狀對流動型態的影響 55
5.2.1 流道收縮出口 55
5.2.2 分支狀設計對氣泡產生的影響 57
5.2.3 混合區出口處差異對流動型態的影響 59
5.3 週期波對氣泡產生的影響 61
5.3.1方波變化輸入 61
5.3.1.1 參數組合一 62
5.3.1.2 參數組合二 65
5.3.1.3 參數組合三 65
5.3.1.4 參數組合四 65
5.3.1.5 參數組合五 66
5.3.2斜波變化輸入 66
5.3.2.1 參數組合一與二 67
5.3.2.1 參數組合三 67
第六章 結論 69
6.1 結論 69
6.2建議與未來展望 71
參考文獻 72

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