介电电泳细胞分析芯片结构设计及富集效率优化

为了研制高富集效率的介电电泳细胞分析芯片,首先从介电电泳力出发,推导了悬浮细胞所受的介电电泳力公式。通过对比常规微电极的电场强度分布,选择叉指式阵列微电极构建介电电泳芯片;通过模拟不同结构参数下微通道中的电场分布对芯片结构参数进行优化设计。针对Hep G2肝癌细胞,分别分析了细胞受介电电泳力、流体力以及重力作用下的运动情况,获得了Hep G2肝癌细胞富集的初步优化条件。为了对模拟结果进行验证,采用微加工技术制作了介电电泳细胞分析芯片。以Hep G2肝癌细胞为待测样品,当芯片所施加正弦交流电压为5 V,频率为4 MHz时,获得了88.89%的富集效率。     

基于弯曲板波的延迟线振荡器的ANSYS仿真

针对复合板结构中弯曲板波谐振频率计算相对复杂的问题,建立并分析了基于弯曲板波延迟线振荡器的理论模型,计算得到A0(0阶反对称)模式板波的谐振频率为41 MHz;为了验证理论分析的结果,利用有限元软件ANSYS建立了基于弯曲板波的延迟线振荡器的3D有限元模型,并对其进行了谐响应分析以及瞬态动力学分析。谐响应分析得到A0模式的谐振频率为37.2 MHz,与理论计算结果的相对误差为9.3%;瞬态动力学分析得到A0模式的谐振频率为39.1 MHz,与理论计算结果的相对误差为4.6%。计算和仿真为基于弯曲板波的延迟线振荡器的结构设计提供了重要的依据。     

新型多参数水质分析仪流路控制系统的设计

以单片机为核心,运用十联体电磁阀、三通阀和微型步进蠕动泵等流控器件设计新型多流路控制系统.对比测试结果表明,该系统能完成20多种流路切换,进样速度快,加样误差小于1%,能快速、高效地清洗进样通道,并避免交叉污染,而且成本低、不易堵塞、稳定性良好.     

MEMS光栅光调制器与CMOS驱动单片集成的研究

为了消除光栅光调制器阵列的交叉效应,提出利用post-CMOS工艺将光栅光调制器与CMOS驱动单片集成.介绍了单片集成器件的工作原理,详细分析了单片集成器件的关键参数.通过分析表明,在满足调制器响应频率条件下,通过改变悬臂梁的各个参数可以减小调制器的弹性系数,从而降低光栅光调制器的工作电压;在满足开关速度的条件下,较大存储电容具有更好的电压保持特性.利用中芯国际提供的0.18μm工艺设计包完成该单片集成器件的物理版图设计和仿真.最后,通过实验测得该器件的上升沿和下降沿时间分别为:36.8ns和36.4ns,且经过16.73ms的保持时间后压降为2.1v.实验结果与仿真结果具有较好的一致性,结果表明:加工的单片集成器件具有较快的开关速度和较好的电压保持特性,能够满足设计要求.     

低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计(英文)

根据低电压集成电泳芯片柱端非接触高频电导器的结构和非接触高频电导检测的基本原理,设计了非接触电导检测电路.该电路包括AC激励信号发生器、I-V转换器、乘法运算器、低通滤波器和差分放大器.运用较少的元器件和较简单的电路形式实现了检测功能,解决了低电压电泳芯片微弱的非接触电导信号检测困难的问题.通过调节电路参数分别得到了频率为450 kHz和1 MHz,幅值为10 V的正弦信号.在此激励信号下,在集成低电压电泳芯片上对一系列不同浓度的K+溶液进行了非接触电导响应信号的测试.实验结果表明,电路能分辨的离子浓度的下限为10-9;离子浓度为10-9～10-5时,电路响应具有很高的线性度和分辨率.该电路亦可用于其它微弱电导信号检测领域.     

压电式振动发电机的建模及应用

振动式压电发电机是一种可为旋转机械故障诊断中的无线传感节点供电的微能源。本文设计了由压电悬臂梁、质量块和固定装置组成的振动式压电发电机,并建立了安装在恒速旋转机械上的悬臂梁式发电机的数学模型。分析了轴向分力对悬臂梁刚度和发电机频率的影响,在考虑悬臂梁受到轴向力影响的基础上,给出了发电机固有频率、输出电压和输出功率的公式。对一个安装于转动框架上的振动式压电发电机进行了测量,结果表明,当框架转动频率为14.25 Hz时,发电机的输出功率约为35 μW,随着旋转机械转动频率偏离发电机固有频率,发电机的输出功率很快降低。     

影响低电压电泳芯片分离的主要因素

运用简化的低电压电泳芯片的运动梯度场的分离和控制模型,对低电压芯片的各参数与分离度、分离效率的关系进行了讨论.     

真空微电子压力传感器阵列数据采集研究

阐述了真空微电子压力传感器阵列的工作原理和工作波形。设计了一种供真空微电子压力传感器阵列器件使用的12位A／D数据采集系统。系统采用微机为主控单元，地址发生和时序控制部分采用可编程逻辑器件(CPLD)实现，提高了设计的灵活性，简化了电路板设计。利用该采集系统对压力传感器阵列进行了数据采集，最后给出了实验结果。     

影响低电压电泳芯片分离的主要因素

运用简化的低电压电泳芯片的运动梯度场的分离和控制模型 ,对低电压芯片的各参数与分离度、分离效率的关系进行了讨论