新型双并联电渗微泵的制备与测试

设计了一个双并联电渗驱动泵,它由三条并联的主通道和叉指型电极两部分组成,其中每条主通道由若干个与电渗流形成方向成45°角的沟槽并联构成。通过选用ITO载玻片作为芯片基底并获得其最佳工艺参数,制作了带电极的PDMS-玻璃微流控芯片。最后对制作的电渗微泵进行测试,通过记录一段时间内单个主通道泵输送液体的体积,得出单个主通道的流速与微泵总流速。实验发现在5V内,微泵泵送液体的能力随着电压的增加而增大,微泵流速可以达到正常人体眼球房水生成速度,该结构在未来房水引流器件制作方面具有潜在的应用价值。     

电渗驱动微泵设计初探

电渗驱动微泵是一种新型的微泵,具有输出压强高、流量可调范围宽、结构简单、无活动部件等特点,易与微通道热沉集成,构成微通道冷却系统,可用于集成电路的热管理.本文介绍了电渗驱动微泵的数学模型,利用PB方程来描述电渗流中电势和离子分布,讨论了背压与流速的关系,槽道宽度、工作液体温度、外加电压等参数对电渗泵性能的影响.     

碳纤维温度传感器的感温机理及其应用研究

针对连续流光寻址电位传感器微分析系统样品溶液消耗量大的问题,本文提出了一种液滴型光寻址电位传感器微流控芯片系统。该液滴芯片以电渗微泵驱动微流体,通过电渗流动将样品溶液引流至微流路内,形成单个样品液滴。研究了样品液滴I/t特性曲线,当样品液滴流经检测点时,光电流突然升高至0.1 μA左右,当样品液滴流出检测点时,光电流降至最小。研究了不同pH值、体积均为1 μL样品液滴的I/V特性曲线,得出光寻址电位传感器的灵敏度为45.9 mV/pH;其它条件不变,改变微流路深度,获得不同pH值体积均为200 nL的样品液滴的I/V特性曲线,得出光寻址电位传感器的灵敏度为47.5 mV/pH。结果表明,可以通过减小流路深度将所需测试样品的体积减少至200 nL。该液滴型光寻址电位传感器微分析系统有望应用于微量化学/生物样品的分析。     

基于微振动马达的无阀微泵的研究

研制了一种可在低电压下工作的新型无阀微泵,该微泵利用有机玻璃(PMMA)制作泵腔,采用了扩散口/喷口的结构,以PDMS作为振动膜,利用微振动马达作为驱动部件。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵扩散口/喷口的最佳尺寸。对微泵的振动频率和输出流量进行了测试,结果显示:电压为1.0～1.8 V时,微泵的输出流量随着电压的升高而增加,当电压为1.8～3.3 V时,微泵输出的流量保持稳定,达到150μL/min。该无阀微泵结构简单,驱动电压低,具有良好的性能和低廉的成本。     

交流电渗微泵流速影响因素的研究

影响交流电渗微泵流速的因素很多,如电极参数、驱动信号参数、溶液的导电率等。通过分析非对称电极交流电渗驱动理论,揭示了交流电渗微泵非对称电极表面流速的计算方法。在分析电极表面流速计算方法的基础上,探讨了以上参数对交流电渗微泵流速的影响规律,这对设计非对称电极交流电渗微泵、驱动信号参数的选择及溶液性质的影响具有指导意义。     

预应力压电泵的结构设计与实验研究

提出了一种由压电晶片驱动的新结构微泵,采用精密机械加工工艺制作而成。设计了预应力阀膜,组装压电微泵,对预应力阀的可靠性和压电微泵的液体输送特性做了研究。通过系统的实验研究证明：预应力压电泵具有很好的防倒吸能力,稳定性高,具有很好的工作性能,在250V,200Hz方波信号下,流速可达5．5027mL／min,且适于微型化,可为该类型泵的实际应用提供有意义的借鉴。     

磁能驱动微型泵的性能实验研究

在电磁场驱动原理的基础上,设计并研制了一种磁能驱动的微型泵。微型泵包括进／出液管、扩散管／喷管、驱动薄膜、腔体、电磁线圈和永磁体。微型泵的整体尺寸约为Ф11mm×4mm,腔室半径为5mm,深2mm。利用正交实验方法,对微型泵的性能进行了测试。在电压为4V、驱动薄膜厚度为6μm、频率为5Hz方波脉冲的最佳实验条件下,微型泵的最大泵送流速约为0．21mL／min。     

基于微生物代谢成分的电化学多参数检测平台微泵设计

本文提出一种基于抗生素作用下的微生物膜阻抗及代谢液微量残留物分析的电化学并行检测平台,从量化角度实时反映抗生素对微生物的膜贴附变化及代谢成分的影响。根据现有抗生素电化学检测单元的检测精度,待测生理溶液的进样体积需控制在20μL/min~100μL/min,因此本文针对平台中的关键部分———微泵单元采用有限元设计方法进行了静力场、动力场和流体场的综合分析,确保微泵工作流量的精确性和可控性。分析结果得到设计的微泵在施加20 Hz,±40 V驱动电压时的流量为52.864μL/min,并得出流量与电压及频率的关系式来控制流量的变化;在该基础上对微泵被动阀做了力学特性分析与优化设计,分析得出阀臂固支端优化尺寸为0.4 mm×0.5 mm;最后以商用PSS20型微泵为仿真对象做了相关验证性实验,得到仿真流量的误差率为6.7%,验证了本方法的可行性和准确性,为后期微泵的制作、改进以及多参数检测平台的搭建提供了良好的设计参考。     

一种基于MEMS技术的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,使用了一个主动阀和一个被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。压电双晶片和PDMS泵膜的组合可以产生较大的泵腔体积改变和压缩比,显著降低了加工成本,并提高了成品率。对压电微泵的输出流量进行了测试,结果显示:电压、频率以及背压对流量均有显著影响。在100 V,25Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为458μL/m in,最大输出压力为6 kPa。     

基于交流电场驱动的微流体运动特性模拟研究

为研究在交流电场驱动下微沟道中流体的运动特性,采用有限元的方法建立了非对称电极驱动流体的数学模型.微管道高为40μm,出口在交流微电极以后100μm处,通过多物理场耦合软件研究了交流微电极对数、驱动电压、频率与微沟道出口平均速度之间的关系,其中交流微电极对数、驱动电压与出口速度成正比,对于几何尺寸一定的微管道,在特定频率下可以得到最大出口速度.实例中微管道在1V电压下,最佳驱动频率为3500 Hz,可获得的最大出口速度为9.6×10-8 m/s.     

Research on osmosis of electroosmotic micropump for physiological solution北大核心CSCD

The structural and drive principle of a electroosmotic micropump was introduced in this paper, and its osmosis for different physiological solution was investigated. By modeling the humor aquosus drainage system in eyes, the pump was used to test three physiological solution. By changing the supply voltage and recording the experimental time for certain volume of solution, then the corresponding velocity of the flow can be calculated. The data was fitted to obtain the voltage-velocity curves by using Origin Proporable software. The conclusion shows that the voltage has a direct proportion with the velocity of flow. The velocity of the flow could reach to about ten microliter when the voltage is 5 V which is the maximum tolerable value in eyes of human. By analyzing the osmotic permeability of the pump within 5 V and combining the normal flow rate of aquosus drainage, the reasonable supply voltage can be designed accordingly which will be significant for making the practical aquosus drainage system and devices in the future. ©, 2014, The Editorial Office of Chinese Journal of Sensors and Actuators. All right reserved.     

基于dikson charge pump的voltage doubler设计

随着集成电路工艺的发展,电源电压不断降低,使得charge pump在芯片上的地位更加重要。传统的voltage doubler基于开关的实现方法,由于MOS管阈值电压的影响,使得voltagedoubler的输出电压与2VDD电平相差甚远。在分析dikson charge pump工作原理的基础上,提出了一种新型的基于dikson charge pump的voltage doubler,通过外加电容的方法,可以实现对diksoncharge pump的输出电压进行微调,从而得到所需要的2VDD的电平。采用smic0.35μm工艺仿真后发现当VDD=5V时,传统的voltage doubler输出电平为8.54V,而dikson voltage doubler的输出电平为理想的10V。     

厂区级冷却供水系统智能控制设计实现

某厂区冷却供水系统只能以手动模式运行,无法实现自动恒压供水,能耗高、设备损耗大,对管网流量波动适应性差;通过重新设计系统Programmable Logic Controller (PLC)程序,进行加减泵逻辑控制和管网压力设置,实现了基于变频器的管网恒压控制;通过水泵轮巡逻辑控制和冗余配置,实现了水泵的自动轮换运行;通过水泵使能功能和管网压力手动设置功能,提高了系统控制的灵活性;通过优化水泵加载条件和触摸屏功能,消除了设备故障对系统自动运行的干扰,提高了系统的鲁棒性。经过10个月运行验证,系统能够长时间稳定工作,冷却供水泵组节能20%以上,实现了智能化控制。     

一种单电源供电的十位双积分A/D转换器

设计了一种改进的双积分A/D转换器,通过采取2种模式积分的方法实现了+5V单电源供电,克服了传统双积分A/D转换器需要双电源的弊端。重点考虑可处理输入信号范围以及功耗的优化,并使用栅压自举开关保证了A/D转换的精度。整体电路设计基于CSMC0.5μm 2P3M CMOS工艺,使用Cadence Spectre进行仿真,在5V供电情况下达到10bit精度,转换速率>10Kb/s,输入电压范围达到0~5V,INL<1/2LSB,系统功耗2.636mW。     

基于ZigBee的排水泵监测系统设计

排水泵站担负着城市日常污水排放和汛期排涝的重任,对其运行工况进行实时监控势在必行。针对当前排水泵监测系统布线繁琐、维护困难及成本高的现状,设计一种基于ZigBee无线传感器网络的排水泵监测系统,该系统主要由计算机和协调器组成。基于Z-Stack编写应用程序,根据监测要求设计协调器、路由器及5种终端节点的硬件。实验结果表明:设计的无线传感器网络监测系统运行稳定可靠,能够满足现场泵站监测要求,可作为排水泵监测的一种低成本解决方案。     

两种工作电源的设计与实现

给出了直流稳压电源和逆变电源的设计方案。直流稳压电源具有两路±1 5 V,两路±1 2 V,两路±5 V和一路1.25～37V连续可调七路输出,每路输出电流最大可达1.5A;逆变电源输出功率可达250VA。经测试,这两种电源输出精确,稳定性好,是一种理想的实验室或家用电源。     

Single-walled carbon nanotube network/poly composite thin film for flow sensor

A fabrication method about single-walled carbon nanotube (SWCNT) network and polydimethylsiloxane (PDMS) based composite thin film is reported, which can be used as flow sensor cell. This composite thin film is immersed in deionized water and salt solution with different flow rate tests. The morphology of SWCNTs on the surface of the composite thin film is characterized by scanning electron microscopy, revealing the SWCNTs are coated by PDMS chains. The induced voltage generates along the direction of the flowing liquid and depends significantly on the ionic concentration and flow velocity. Since the SWCNTs are fixed into PDMS matrix, the I–V curves of the composite thin film before and after several flow velocity measurements are exactly coincident, and the repeating flow-induced voltage experiment shows the composite thin film has a reliable electric characteristic and wide potential of device application.