集成阵列叉指电极介电泳芯片仿真与实验研究

分析了介电泳芯片中粒子所受的介电泳力的影响因素,采用Comsol软件建立阵列叉指电极介电泳芯片的数学模型。通过设置边界条件,对电极的电场进行仿真并对电极的尺寸参数进行优化。为了对仿真结果进行验证,采用MEMS工艺,在ITO玻璃表面制备出叉指电极结构,并与PDMS微流通道键合之后制备出完整的介电泳芯片。采用酵母菌为实验对象,分别对交流电压以及交流电压频率对介电泳的富集效率的影响进行研究。富集效率随电极施加的电压的增大而增大;但增加到一定的程度,富集效率保持不变。改变交流信号的频率,可以改变介电泳的类型。通过调整交流信号的频率,实现了酵母菌的正负介电泳富集。酵母菌在电导率为1μS/cm的悬浮溶液中,存在两个临界频率,分别为40 k Hz、15 MHz。当交流电压的频率为2 MHz时,酵母菌细胞的富集效率最高。     

基于广义形态滤波的低电压芯片电泳电色谱信号去噪研究

低电压芯片电泳电色谱信号检测过程中常伴随随机、周期性激励信号干扰、基线漂移等干扰问题,为低电压芯片电泳电色谱信号的检测带来很大的困难.为了从强干扰噪声中有效提取低电压芯片电泳电色谱分离图谱,有效抑制噪声干扰,提高测量精确度及稳定性,结合低电压芯片非接触电导检测器输出信号特点,将数学形态滤波算法应用到含有强噪声干扰的芯片电泳电色谱信号去噪中.仿真结果表明:数学形态滤波能有效消除芯片电泳电色谱信号的随机、周期性激励信号干扰、基线漂移等多种噪声,能很好地保留原色谱峰信号的基本特征.由于该方法原理简单、运算速度快,易于硬件实现,适合于强背景噪声条件下的低电压芯片电泳信号实时检测.     

溶胶电泳沉积法制备PZT压电薄膜

用溶胶电泳沉积法制备出了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电薄膜,分析了溶胶浓度和电极电压等因素对薄膜制备的影响.实验结果表明浓度为0.2～0.3mol/L,pH值为3.5～4的溶胶适于电泳,外加电压约为1V左右可以在阴极ITO玻璃上得到纯净、钙钛矿结构的PZT薄膜.     

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.     

柔性衬底MEMS技术制备脑电图干电极阵列研究

设计了一种新型的脑电图干电极,主要用于采集脑电信号以进行基于脑电图的警觉度分析,替代传统的湿电极.采用柔性衬底微电子机械系统(MEMS)加工技术,在柔性衬底上制备出具有化学稳定性与生物相容性的微针状干电极阵列.通过铜牺牲层实现干电极微针的悬臂梁结构,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)剥离层实现器件从玻璃基底的完全释放,并经平面电极的多层组装实现了立体电极阵列.实验中干电极以聚酰亚胺作为柔性衬底,其针端及导线部分材料为镍,针端部分表面镀金.采用Neuroscan的脑电信号采集放大器对干电极性能进行了测试,测得阻抗约为10 kΩ,其时域和频域信号与传统湿电极基本一致.所制备的干电极成品率高、尺寸小、屏蔽佳、装配简单、可靠性好、机械强度大,符合快速、无痛的脑电信号采集要求.     

氧化锌纳米线阵列的可控合成与光学性能

为了制备定向生长、光电性能优越的ZnO纳米阵列,改进了一种较为简单的水热方法:首先在ITO玻璃上铺上一层岛状ZnO种子,然后利用水热反应,在ITO玻璃上生长了规则排列的、沿(002)晶轴定向生长的ZnO纳米阵列.并基于XRD、SEM、光致发光光谱等测试揭示了样品的形貌、微结构和发光性能的特征及相互作用机理.分析结果表明,纳米线属于六方纤锌矿结构,具有垂直沿c轴方向择优生长的特征.光致发光光谱测试表明,当ZnO纳米线阵列的取向性较差时,可同时观测到较强的绿光发射和蓝光发射;但是,当ZnO纳米线阵列的取向性明显提高之后,只发射单一的强绿光.进一步分析表明,随着前驱溶液浓度的降低,ZnO纳米线阵列的发光强度呈非线性变化,而纳米线的尺寸单调的变小.     

基于FPGA的4路信号发生器的设计

结合低电压电泳芯片的电压控制,提出了一种基于FPGA的4路信号发生器的设计方案.介绍了直接频率合成技术(DDS)的基本工作原理,利用IP核设计4路信号发生器的基本流程.实验结果表明:该信号发生器可通过调整波形控制字、频率控制字、相位控制字,控制输出不同波形、不同频率、不同相位的4路信号,且信号波形能满足低电压电泳芯片移动电场控制需要.     

全隔离三维介电泳微粒分选芯片的设计及验证

本文设计制备了集成电路(IC)工艺兼容的三维电极阵列的介电泳芯片.芯片中的三维电极位于微流道的侧壁,且与流体完全隔离.芯片具有完全避免电极玷污和大幅降低电极表面强电场对生物样本活性损伤的优势.多物理场耦合分析软件(COMSOL)仿真表明外加100kHz,15Vrms的交变电场时10μm微粒完全分选.实验验证表明:当外加100kHz,20Vrms的交变电场时,9.9μm微粒的分选率为72.6%.     

微流控芯片激光诱导荧光光纤检测器的研制

用硅橡胶PDMS制作了一个微流控芯片,并用PDMS封接玻璃-PDMS芯片,芯片的键合成品率几乎达100%.采用光纤和光子计数器自行组装了一套结构简单、紧凑的微流控芯片激光诱导荧光光纤检测系统.以氩离子激光器为激发光源、浓度为5×10-6mol/L的罗丹明B为检测物质,对该系统的性能进行测试,发现荧光峰值明显,重复检测性好.     

碳纳米管场发射背阴极式三极结构及其模拟

提出了一种碳纳米管新型的背阴极式场发射三极结构.在这种结构中,带有孔阵列的薄玻璃基板作为阴极基板,碳纳米管阴极材料通过丝网印刷的方法装配在玻璃孔周围的阴极电极上.栅极电极则装配在阴极材料下方另一块基板上,在玻璃孔对面与之相对的则为覆盖有ITO电极和荧光粉层的阳极基板.在阳极基板上施加高电压,强电场则通过玻璃孔渗透到碳纳米管的表面使之发射,电子穿过玻璃通道轰击阳极,在栅极电极上施加反向电压用以减小阴极表面的电场从而关闭阴极发射达到调制效果.本文通过电场和电子轨迹的计算机模拟,验证此场发射三极结构的可行性并得出它的调制特性.     

Fabrication technology of integrated fiber microfluidic electrophoresis chip

The technology of PCB was used to fabricate the chip mould, and the microfluidic electrophoresis chip was fabricated with PDMS material. The fiber integrated on the chip was used as the transmission medium, so the light spot size was near the depth of microchannel. The detection sensitivity was improved, and the optical focusing system was spared. The fabrication process, sealing methods and structure characteristic of PDMS microfluidic electrophoresis chips were discussed. The experiment was achieved by using the fabricated chip to separate FITC fluorescein and FITC-labeled amino acid mixture reagent, and the feasibility of the chip was validated.     

同位素制备单片微机检测和控制系统

本文介绍了以8031单片微机为核心而组成的“同位素制备单片微机检测和控制系统”的硬件结构和软件的编制。 该系统由主机和两个分机组成。主机有键入、显示、打印、通讯、数据处理、时钟设定等功能;分机1具有八路八位A/D转换、一路八位D/A转换、三十路并行I/O口等检测、控制功能;分机2具有串行通讯、显示、打印等功能。     

毛细管电泳芯片制备工艺研究

叙述了采用SU-8和PDMS制作毛细管电泳芯片的一种新工艺、新方法，对SU-8的四个工艺参数：前烘温度与时间、后烘温度与时间、曝光时间以及显影时间进行了工艺优化，结果表明使用该方法加工工艺简单，芯片重复性好，成本低，适用于采用激光诱导荧光检测法进行检测，并在制备的毛细管电泳芯片上实现了不同长度DNA片段的快速有效分离．     

采用0.13μm CMOS工艺开关电容ΔΣ调制器的设计和实现

 采用0.13μm CMOS工艺设计并实现了一个开关电容2阶ΔΣ调制器.该调制器能够将一个中心频率为455 kHz,带宽为10kHz的调幅信号转换成具有10位分辨率、信噪比为62dB的1位编码信号.在设计运算放大器时,充分考虑了短沟道晶体管设计的一些特殊要求,特别是考虑了MOS场效应管的输出电导gd这个非常敏感的设计参数.所设计电路的芯片的面积为260μm×370μm,工作电压为1.2 V.与其它的同类调制器相比,由于采用0.13μm CMOS工艺进行设计,因而芯片面积小,工作电压低.     

单片机应用电路板在线测试系统

对通用电路板和单片机应用电路板的测试进行了比较,提出了单片机应用电路板测试的技术问题的解决方法,给出了一具体的实现系统。     

一种高速舵机驱动控制系统设计

为满足无人航行器舵面控制的要求,研制了一种由桥路驱动芯片和功率MOS管榭成的H桥高速电动舵机驱动控制系统,详细介绍了驱动控制系统的整体结构,部分电路及关键技术。实际应用表明该系统响应速度快,可靠性高。     

一种低功耗升压电路的研究与设计

目的 为了解决工业生产和日常生活中电池供电的便携式产品的电池使用寿命短、功耗高等问题.方法 采用DC-DC型升压转换电路实现电池低压供电.结果 实验数据表明,利用美信公司DC-DC转换芯片MAX859搭建的升压电路,电池能够在较低电压下正常使用.结论 利用DC-DC升压转换电路,能够有效降低系统功耗,延长电池使用寿命,可以推广应用于众多电池供电的产品中.     

基于自制SOPC平台的图像空间变换实验设计

介绍了上海大学通信与信息工程学院专业实验中心设计制作的SOPC嵌入式开发平台及其配套Cyclone FPGA选件的硬件电路设计与图像空间变换实验设计。该SOPC平台基于可编程片上系统技术完成视频信号采集与输出显示,而与之配套的Cyclone FPGA选件电路完成嵌入式图像空间变换处理。实验设计利用Verilog硬件描述语言在QuartusⅡ开发环境中进行编程调试,最终给出并分析了图像变换实验结果。该系列实验验证了基于FPGA的嵌入式数字图像处理可行性,是相关课程的辅助实验。     

基于OFDM的电力线远程路灯控制模块设计

低压电力线通信技术由于其成本低、可靠性高和组网快等优点,成为近年来的研究热点。正交频分复用(OFDM)技术因实现简单、频谱利用率高及较好的抗多径和脉冲干扰性能,成为电力线通信的主要技术之一。文章在分析了电力线和OFDM特性后,给出了用DSP芯片TMS320C6418和单片机PIC16F690实现的基于OFDM的电力线城市路灯控制模块的软硬件结构。     

一种光纤隔离式直流信号传输装置的设计

在高电压领域中,高压侧检测设备(如PT,CT）或传感器的输出信号需要传输到低压侧,光纤隔离式信号传输装置不仅能完成信号的传输,还能实现高低压的电气隔离,同时也具有很强的抗电磁干扰能力。利用电压-频率（V-F）转换芯片LM331和HFBR14XX系列光电器件设计出一套适合高电压直流测量信号的光纤隔离传输装置,并给出了具体的电路原理图。对其中的V-F转换电路进行了仿真,分析表明,其误差为0.01 V。