基于微流芯片的超微量液体流速测量系统

发布时间：2017-09-30 11:08

  本文关键词：基于微流芯片的超微量液体流速测量系统

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【摘要】：论文设计出了一套基于微流控芯片的超微量液体流速测量系统,该系统主要是以微流控技术的发展为依托,以微加工技术为手段,以核心控制器件STM32F107为硬件主控部分,设计出了该套微流体流速测量系统。在现代社会中,由于人类活动的关系,许多资源开始被大量的消耗掉。而有些资源如:生化分析里用到的许多贵重的试剂需要从很多的物质里面去提取,这样大量的物质资源就被消耗掉了。如果将这一分析过程在微流控芯片中进行,这样就能够起到很好的资源节约的目的。另外就是许多新奇的现象往往是在微小环境或者微观世界里面才能够出现,这对于科研来说具有很好的研究价值和研究意义。再就是随着科学技术的发展、微流控领域也发展的越来越快,同时微流控芯片技术的发展,带动了对微流体的流速进行测量的一个需求,也使得对微流体进行流速的测量成为了可能,并最终能够通过现在的技术手段来进行实现。在微流控芯片中,流动的液体或者分析使用的流动性的分析物质是主要的承载介质,对微流体进行一个实际流速的测量就显得尤为重要。本论文在结合现有的对流体的流速进行测量的分析基础上,设计出该套基于微流芯片的微流体的流速测量系统,论文内的研究主框架主要分为4个子框架:(1)微流控芯片及微流控技术的发展介绍及现有的一些技术手段的不足,从而提出基于微流控芯片的超微量液体的流速测量系统。(2)超微量液体的流速测量系统的整体框架的一个介绍主要是包含硬件框架设计、芯片框架设计和软件框架设计。(3)超微量液体的流速测量系统的核心部件流速测量芯片的设计、研发、制作和键合,主要是借助于实验室现有的光刻机等设备来进行芯片的制作,同时利用化学、生物、物理特性良好的PDMS材料为辅助来完成最终芯片的键合。(4)超微量液体的流速测量系统的硬件电路部分的设计主要包含:系统供电模块设计、电机驱动模块的设计和制作、系统通讯部件电路设计、电磁阀的选择及控制
【关键词】：微流控芯片 流速测量 STM32F107 光刻技术 芯片键合
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274;TN492
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 微流控芯片的背景9-12
• 1.2 国内外关于流体流速测量的研究动态12-15
• 1.3 本论文的研究思路及论文研究的创新点15-16
• 1.3.1 本论文的研究思路15
• 1.3.2 本论文的创新内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 2 超微量液体流速测量系统的整体设计17-21
• 2.1 超微量液体流速测量系统的设计目标17
• 2.2 超微量液体流速测量系统的整体实现方法17-20
• 2.2.1 超微量液体流速测量系统的硬件电路设计方案18-19
• 2.2.2 超微量液体流速测量系统的流速测量芯片的设计方案19-20
• 2.2.3 超微量液体流速测量系统的软件设计方案20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 超微量液体流速测量系统的芯片设计及制备21-29
• 3.1 超微量流速测量芯片的测量实现21
• 3.2 超微量流速测量芯片的设计21-23
• 3.3 超微量流速测量芯片的制备及键合23-28
• 3.3.1 芯片制作24-27
• 3.3.2 芯片键合27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 4 超微量液体流速测量系统的硬件设计29-40
• 4.1 系统硬件方案详述29-30
• 4.2 ARM硬件平台及其简述30-33
• 4.3 系统硬件电路设计详述33-39
• 4.3.1 系统供电电源的模块设计33
• 4.3.2 电机选型及控制电路模块33-36
• 4.3.3 通讯模块设计36-37
• 4.3.4 气阀及气泵的控制37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 超微量液体流速测量系统的软件设计40-48
• 5.1 编译开发平台的软件介绍40
• 5.2 芯片STM32F107的编程简述40-42
• 5.3 DA数模转换控制42-44
• 5.4 系统的通信设计44-47
• 5.5 本章总结47-48
• 6 系统的运行调试及实验48-53
• 6.1 系统核心部分的实物图及搭建48-49
• 6.1.1 系统硬件主控电路板48
• 6.1.2 系统核心测量芯片部件及气路部分48-49
• 6.2 系统软件调试49-51
• 6.3 系统进行流速测量实验51-52
• 6.4 本章小结52-53
• 7 总结及展望53-55
• 7.1 总结53-54
• 7.2 展望54-55
• 参考文献55-59
• 附录59-60
• 致谢60

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本文编号：947838