目录
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前 言
第1章 绪 论
1.1 微流控芯片及应用领域
1.2 微流控芯片的设计制造
1.3 微流控芯片技术的优点
1.4 微流控芯片技术的不足
1.5 微流控建模设计的必要性
1.6 微流控建模方法
参考文献
第2章 微流控芯片技术基础
2.1 微流控芯片制作材料
2.1.1 无机材料
2.1.2 聚合物材料
2.1.3 水凝胶
2.1.4 纸基芯片
2.1.5 混合材料和复合材料
2.2 微流控芯片制作工艺
2.2.1 硅和玻璃微流控芯片制作
2.2.2 聚合物材料微流控芯片制作
2.2.3 微流控芯片键合技术
2.3 微流控芯片的功能单元
2.3.1 微阀
2.3.2 微流控芯片的流体驱动功能单元
2.3.3 微通道
2.3.4 微混合器
2.3.5 微分离技术
2.3.6 微流控芯片样品处理单元
2.3.7 微流控芯片生物和化学反应单元
2.3.8 微流控芯片检测技术
参考文献
第3章 微流控芯片技术的应用
3.1 生化反应芯片
3.1.1 聚合酶链式反应
3.1.2 免疫检测
3.2 细胞和器官芯片
3.3 液滴微流控芯片
3.4 药物筛选
3.5 生物和化工合成
3.6 食品和农业应用
3.7 环境检测
3.8 医学应用
3.8.1 POCT
3.8.2 可穿戴医疗器械
3.9 空间生命科学应用
参考文献
第4章 基于有限元法的微流控建模
4.1 偏微分方程及重要性
4.1.1 偏微分方程的概念
4.1.2 对偏微分方程的研究要重视其个性
4.1.3 偏微分方程是打开自然界未知领域大门的金钥匙[1]
4.1.4 偏微分方程研究的未来
4.2 偏微分方程及发展历史
4.2.1 偏微分方程的发展简史
4.2.2 三种典型的偏微分方程类型
4.2.3 边界条件
4.3 偏微分方程及数值解法
4.3.1 有限差分法的原理及应用
4.3.2 有限元法的原理及应用
4.4 基于COMSOL Mu Itiphysics的有限元建模
4.4.1 COMSOL Mu Itiphysics简介
4.4.2 COMSOL Mu Itiphysics发展历史
4.4.3 微流控芯片模拟所需的主要功能模块
4.4.4 COMSOL Mu Itiphysics的软件开发界面与功能区
4.4.5 COMSOL Mu Itiphysics建立仿真模型的主要流程
4.4.6 建模设计案例分析
参考文献
第5章 基于浸入边界-格子Boltzmann方法的建模
5.1 引 言
5.2 格子Bo Itzm ann方法的发展历史
5.3 格子Bo Itzm ann方法的基本原理
5.3.1 概率密度函数
5.3.2 格子模型
5.3.3 宏观量计算方法
5.3.4 平衡态分布函数
5.3.5 碰撞
5.3.6 迁移
5.3.7 边界条件
5.3.8 LBM计算步骤与数学框架
5.4 采用LBM模拟微通道流动
5.4.1 微通道流动
5.4.2 微通道流动的LBM程序实现
5.4.3 计算结果分析
5.4.4 量纲转化问题
5.5 采用LBM模拟不规则通道中的流动
5.5.1 不规则通道流动模型
5.5.2 雷诺数与流动状态
5.5.3 运行结果与分析
5.5.4 代码分析
5.6 应用IB-LBM模拟不规则通道中的细胞运动
5.6.1 流体力学与计算流体力学概念
5.6.2 流固耦合
5.6.3 欧拉网格与拉格朗日网格
5.6.4 浸入边界法
5.6.5 细胞力学模型
5.6.6 IB-LBM流固耦合框架
5.7 一种基于IB-LBM的细胞微流控分离方案设计
5.7.1 模型介绍
5.7.2 程序框架
5.7.3 程序代码
5.7.4 结果分析
5.8 应用IB-LBM进行细胞分选的案例
5.8.1 错流法分离不同体积的细胞
5.8.2 夹流法分离不同体积的细胞
5.8.3 U形筛捕获细胞系统优化设计
5.9 学习LBM的策略
参考文献