本文關鍵詞：基于微流芯片的超微量液體流速測量系統

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【摘要】：論文設計出了一套基于微流控芯片的超微量液體流速測量系統,該系統主要是以微流控技術的發(fā)展為依托,以微加工技術為手段,以核心控制器件STM32F107為硬件主控部分,設計出了該套微流體流速測量系統。在現代社會中,由于人類活動的關系,許多資源開始被大量的消耗掉。而有些資源如:生化分析里用到的許多貴重的試劑需要從很多的物質里面去提取,這樣大量的物質資源就被消耗掉了。如果將這一分析過程在微流控芯片中進行,這樣就能夠起到很好的資源節(jié)約的目的。另外就是許多新奇的現象往往是在微小環(huán)境或者微觀世界里面才能夠出現,這對于科研來說具有很好的研究價值和研究意義。再就是隨著科學技術的發(fā)展、微流控領域也發(fā)展的越來越快,同時微流控芯片技術的發(fā)展,帶動了對微流體的流速進行測量的一個需求,也使得對微流體進行流速的測量成為了可能,并最終能夠通過現在的技術手段來進行實現。在微流控芯片中,流動的液體或者分析使用的流動性的分析物質是主要的承載介質,對微流體進行一個實際流速的測量就顯得尤為重要。本論文在結合現有的對流體的流速進行測量的分析基礎上,設計出該套基于微流芯片的微流體的流速測量系統,論文內的研究主框架主要分為4個子框架:(1)微流控芯片及微流控技術的發(fā)展介紹及現有的一些技術手段的不足,從而提出基于微流控芯片的超微量液體的流速測量系統。(2)超微量液體的流速測量系統的整體框架的一個介紹主要是包含硬件框架設計、芯片框架設計和軟件框架設計。(3)超微量液體的流速測量系統的核心部件流速測量芯片的設計、研發(fā)、制作和鍵合,主要是借助于實驗室現有的光刻機等設備來進行芯片的制作,同時利用化學、生物、物理特性良好的PDMS材料為輔助來完成最終芯片的鍵合。(4)超微量液體的流速測量系統的硬件電路部分的設計主要包含:系統供電模塊設計、電機驅動模塊的設計和制作、系統通訊部件電路設計、電磁閥的選擇及控制
【關鍵詞】：微流控芯片 流速測量 STM32F107 光刻技術 芯片鍵合
【學位授予單位】：武漢紡織大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274;TN492
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 微流控芯片的背景9-12
• 1.2 國內外關于流體流速測量的研究動態(tài)12-15
• 1.3 本論文的研究思路及論文研究的創(chuàng)新點15-16
• 1.3.1 本論文的研究思路15
• 1.3.2 本論文的創(chuàng)新內容15-16
• 1.4 本章小結16-17
• 2 超微量液體流速測量系統的整體設計17-21
• 2.1 超微量液體流速測量系統的設計目標17
• 2.2 超微量液體流速測量系統的整體實現方法17-20
• 2.2.1 超微量液體流速測量系統的硬件電路設計方案18-19
• 2.2.2 超微量液體流速測量系統的流速測量芯片的設計方案19-20
• 2.2.3 超微量液體流速測量系統的軟件設計方案20
• 2.3 本章小結20-21
• 3 超微量液體流速測量系統的芯片設計及制備21-29
• 3.1 超微量流速測量芯片的測量實現21
• 3.2 超微量流速測量芯片的設計21-23
• 3.3 超微量流速測量芯片的制備及鍵合23-28
• 3.3.1 芯片制作24-27
• 3.3.2 芯片鍵合27-28
• 3.4 本章小結28-29
• 4 超微量液體流速測量系統的硬件設計29-40
• 4.1 系統硬件方案詳述29-30
• 4.2 ARM硬件平臺及其簡述30-33
• 4.3 系統硬件電路設計詳述33-39
• 4.3.1 系統供電電源的模塊設計33
• 4.3.2 電機選型及控制電路模塊33-36
• 4.3.3 通訊模塊設計36-37
• 4.3.4 氣閥及氣泵的控制37-39
• 4.4 本章小結39-40
• 5 超微量液體流速測量系統的軟件設計40-48
• 5.1 編譯開發(fā)平臺的軟件介紹40
• 5.2 芯片STM32F107的編程簡述40-42
• 5.3 DA數模轉換控制42-44
• 5.4 系統的通信設計44-47
• 5.5 本章總結47-48
• 6 系統的運行調試及實驗48-53
• 6.1 系統核心部分的實物圖及搭建48-49
• 6.1.1 系統硬件主控電路板48
• 6.1.2 系統核心測量芯片部件及氣路部分48-49
• 6.2 系統軟件調試49-51
• 6.3 系統進行流速測量實驗51-52
• 6.4 本章小結52-53
• 7 總結及展望53-55
• 7.1 總結53-54
• 7.2 展望54-55
• 參考文獻55-59
• 附錄59-60
• 致謝60

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本文編號：947838