化學(xué)分析系統(tǒng)的微型化勢必要求其流體驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感器也要微型化。目前化學(xué)分析系統(tǒng)采用的基于蠕動泵驅(qū)動方式的微流體驅(qū)動系統(tǒng)體積較大,嵌入微通道內(nèi)困難,且流量可控性較差,進(jìn)一步減小液滴體積困難。本文采用易于嵌入微通道內(nèi)的電滲微泵（Electroosmosis micropump,EOP）作為微流體驅(qū)動系統(tǒng),光尋址電位傳感器（Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS）作為微流體檢測傳感器,致力于研制一種分析液消耗量更低、集成度更高的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)。然而,輸液效率偏低和噪聲增大分別是電滲微泵和LAPS在微型化過程中所面臨的問題。為提高電滲微泵的輸液效率和LAPS信號的信噪比,分別提出了一種氣泡協(xié)助-電滲微泵技術(shù)和一種基于小波變換的噪聲抑制方法,并對相關(guān)問題進(jìn)行了深入的研究。本論文的主要創(chuàng)新性研究成果如下:1.提出了一種基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)。針對液滴式電化學(xué)分析系統(tǒng)采用蠕動泵流量可控性受限、減小微液滴體積和精確操控微液滴困難的問題,本文提出了一種基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)。在LAPS傳感表面構(gòu)建了微通道,并在微通道中嵌入了一... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 電化學(xué)分析系統(tǒng)及其微型化技術(shù)
        1.2.1 微流體檢測傳感器
        1.2.2 基于LAPS的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)
        1.2.3 微流體驅(qū)動系統(tǒng)
    1.3 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 檢測傳感器的微系統(tǒng)化研究現(xiàn)狀
        1.3.2 LAPS的噪聲抑制研究現(xiàn)狀
        1.3.3 流體驅(qū)動系統(tǒng)的微型化研究現(xiàn)狀
    1.4 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)現(xiàn)存的問題
    1.5 基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)
    1.6 主要內(nèi)容與安排
2 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的機(jī)理分析與方案設(shè)計
    2.1 LAPS機(jī)理分析與方案設(shè)計
        2.1.1 基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 交變光電流產(chǎn)生機(jī)制
        2.1.3 pH響應(yīng)
        2.1.4 pH檢測方法
        2.1.5 微型電化學(xué)系統(tǒng)的LAPS設(shè)計方案
    2.2 電滲微泵機(jī)理分析與方案設(shè)計
        2.2.1 界面電荷的來源
        2.2.2 動電現(xiàn)象
        2.2.3 雙電層
        2.2.4 Zeta電勢
        2.2.5 電滲流的產(chǎn)生機(jī)理
        2.2.6 微型電化學(xué)系統(tǒng)的電滲微泵設(shè)計方案
    2.3 小結(jié)
3 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的制備工藝研究
    3.1 LAPS的制備工藝研究
    3.2 電滲微泵的制備工藝研究
        3.2.1 微通道陽模制作工藝
        3.2.2 微通道制作工藝
        3.2.3 電極制作工藝
        3.2.4 等離子鍵合工藝
        3.2.5 微通道表面親水化處理工藝
    3.3 小結(jié)
4 基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的研究
    4.1 基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)
        4.1.1 基于LAPS的電化學(xué)分析系統(tǒng)存在的問題
        4.1.2 基于電滲驅(qū)動的微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的提出
        4.1.3 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的制備
        4.1.4 微液滴的產(chǎn)生方法
        4.1.5 微液滴的LAPS檢測機(jī)制
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.2.1 LAPS的 I/V特性分析
        4.2.2 LAPS表面的電滲流現(xiàn)象
        4.2.3 電滲流的流量計算
        4.2.4 微液滴的產(chǎn)生和泵送
        4.2.5 微液滴的LAPS分析
    4.3 小結(jié)
5 氣泡協(xié)助-電滲微泵技術(shù)及其微系統(tǒng)化研究
    5.1 氣泡協(xié)助-電滲微泵
        5.1.1 氣泡協(xié)助-電滲微泵的提出
        5.1.2 氣泡協(xié)助-電滲微泵的基本結(jié)構(gòu)
        5.1.3 氣泡協(xié)助-電滲微泵的機(jī)理分析
        5.1.4 氣泡協(xié)助-電滲微泵的等效電路
    5.2 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)
        5.2.1 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
        5.2.2 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的工作原理
        5.2.3 微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的制備
    5.3 電滲流可視化分析系統(tǒng)
        5.3.1 驅(qū)動電壓產(chǎn)生與極性切換
        5.3.2 電滲流的可視化分析
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 氣泡/薄膜水層的產(chǎn)生
        5.4.2 氣泡/薄膜水層的電阻特性研究
        5.4.3 電滲流的產(chǎn)生
        5.4.4 電滲流的LAPS分析
        5.4.5 微液滴的產(chǎn)生
        5.4.6 微液滴的LAPS分析
    5.5 小結(jié)
6 LAPS信號的噪聲抑制研究
    6.1 基于小波變換的LAPS信號降噪方法的提出
    6.2 LAPS檢測系統(tǒng)
        6.2.1 LAPS的制備與封裝
        6.2.2 光源驅(qū)動電路
        6.2.3 法拉第屏蔽箱
        6.2.4 跨阻放大電路
        6.2.5 LAPS信號讀取
    6.3 小波變換原理
    6.4 LAPS信號的小波變換的結(jié)果與討論
        6.4.1 小波變換分解結(jié)果
        6.4.2 小波變換去噪結(jié)果
        6.4.3 去噪效果評價指標(biāo)
        6.4.4 去噪效果比較與討論
    6.5 小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究工作及成果
    7.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加的國際會議


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3002814