学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于表面应力的MEMS生物传感器研究

作　者: 奉辉
导　师: 张文栋; 桑胜波
学　校: 太原理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 微机电系统生物传感器表面应力微机械悬臂梁微薄膜
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着基因工程、疾病诊断、药物发现、环境监测等领域的发展,对无标识、多通路、快速传感检测技术的需求呈革命性增长。基于微机电技术的生物传感器,集微传感器、微驱动器、微流体系统、微光系统及微机械元件于一体,具有微型化、便携、高灵敏度、低成本等优点,很好的满足了这种需求,成为各国竞相追逐的技术高点,已广泛应用于医学、食品工程和生物医学工程等领域。表面应力生物传感器是一种新型的微机电生物传感器,它利用分子间化学键的结合能进行传感,具有较高的灵敏度,为生化传感提供了一种通用的测试平台,是近年来国内外研究的热点之一。本文从表面应力理论出发,系统的分析了生物表面应力的传感机理,详细阐述了微悬臂梁、微薄膜两种结构的表面应力测试方法。并在此基础上设计了微悬臂梁、微薄膜两种结构的表面应力生物传感器概念模型。利用有限元软件ANSYS,建立了这两种结构的有限元模型,并进行了系统的结构优化：对悬臂梁结构的静力偏转和谐振模态进行了仿真,验证了其传感特性；对微薄膜结构进行了静力偏转和电容传感特性仿真,对比分析了方形薄膜和圆形薄膜,全面优化了传感器的形状、尺寸等关键的结构参数,为后续加工制备提供了有益的借鉴。在仿真优化的基础上,设计了合理的工艺流程,在克服工艺兼容性难题的基础上,成功实现了微薄膜表面应力生物传感器的制备,为此类传感器的最终测试应用奠定坚实基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章生物微机电系统  8-18
  1.1 生物微机电系统简介  8-10
  1.2 生物传感器  10-15
    1.2.1 表面等离子体共振生物传感器  12
    1.2.2 质谱法生物传感器  12-13
    1.2.3 表面声波生物传感器  13
    1.2.4 表面应力生物传感器  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-18
第二章生物传感器设计  18-26
  2.1 生物表面应力  18-20
  2.2 表面应力偏转测试理论  20-21
  2.3 表面应力生物传感器概念设计  21-24
  2.4 本章小结  24-26
第三章微悬臂梁表面应力生物传感器的设计与仿真  26-38
  3.1 ANSYS简介  26-28
  3.2 微悬臂梁结构偏转传感模式分析  28-33
    3.2.1 悬臂梁结构静力分析  28-29
    3.2.2 悬臂梁结构静力仿真  29-33
  3.3 微悬臂梁结构振动传感模式分析  33-36
    3.3.1 悬臂梁弯曲谐振模态  33
    3.3.2 谐振式表面应力传感理论  33-34
    3.3.3 悬臂梁模态仿真  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章微薄膜表面应力生物传感器的设计与仿真  38-48
  4.1 传感器设计  38-39
  4.2 建模与仿真  39-41
  4.3 结果与讨论  41-46
  4.4 本章小结  46-48
第五章电容式微薄膜表面应力生物传感器制备  48-58
  5.1 工艺流程设计  48-52
    5.1.1 微加工工艺介绍  48-50
    5.1.2 加工工艺流程  50-52
    5.1.3 微薄膜制备工艺  52
  5.2 版图及加工过程  52-56
  5.3 本章小结  56-58
第六章总结与展望  58-60
  6.1 总结  58-59
  6.2 展望  59-60
参考文献  60-64
附录  64-84
致谢  84-86
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  86

基于表面应力的MEMS生物传感器研究

内容摘要

全文目录

相似论文