基于PDMS-硅的液體微流量傳感器研究.pdf

1、利用微加工技術(shù)制作的微流量傳感器，具有體積小、測量準(zhǔn)確、靈敏度高、便于集成等特點，可滿足汽車電子、生物醫(yī)藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域?qū)ξ⒘髁繖z測的需求。為滿足連續(xù)流動式PCR生物芯片微流量樣品的檢測，本文開展了微流量液體傳感器的研制，以實現(xiàn)微流控生物芯片的微型化和集成化。
　　 根據(jù)熱溫差原理設(shè)計了液體微流量傳感器，利用ANSYS軟件對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)參數(shù)，完善了結(jié)構(gòu)設(shè)計。采用射頻濺射技術(shù)，在硅基片本上一次性制作出Pt金屬

2、薄膜微加熱器、溫度傳感器、內(nèi)引線及焊盤；采用澆鑄法制作了基于PDMS聚合物材料的微溝道芯片；利用PDMS材料良好的吸附性，將其與硅基芯片的另一拋光面封接在一起組成微流量傳感器。該工藝簡化了制作步驟，降低了成本，并有效解決了加熱器和溫度傳感器與液體的分離問題。
　　 設(shè)計并實現(xiàn)了以FPGA為核心的監(jiān)測控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)信號采集、放大、控制、顯示等功能，完成了相應(yīng)的加熱溫度選擇、數(shù)據(jù)讀取、溫度轉(zhuǎn)換、流量轉(zhuǎn)換、PID算法等各個模塊的軟件

3、設(shè)計。利用自行組建的微流量傳感器測量標(biāo)定系統(tǒng)，分析了Pt薄膜電阻的特性，確定了最佳測量電阻對及加熱溫度，探討了不同溝道寬度對流量測量的影響，并對傳感器的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究分析。
　　 研究結(jié)果表明：本文制作的Pt薄膜電阻靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，適合作為微流量傳感器的加熱器及溫度傳感器。測量電路選用兩個惠斯通電橋輸出的疊加信號，提高了測量精度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。微溝道寬度越窄，傳感器越靈敏，但測試量程相對減小，符合ANSYS仿真結(jié)