一、电泳芯片的低电压分离模型及讨论（论文文献综述）
王兆龙[1]（2020）在《基于介电湿润的高性能液滴分离数字微流控芯片研究》文中研究说明基于介电湿润（Electrowetting-On-Dieletric）的数字微流控技术凭借其器件结构简单、操控方便、驱动能力强等独特的优势得到了广泛的应用。液滴分离是该技术中的重要一项。目前为止,传统的方形电极仍存在着分离效率低、分离电压过高和分离精度差等问题,这极大的限制了数字微流控芯片的应用。因此,研究液滴分离的过程并针对分离过程中存在的问题提出优化方案以适应不同领域的要求,对于促进数字微流控的发展具有重要的现实意义和研究价值。本文首先介绍了介电湿润法的起源及其原理,并对一些特殊现象（接触角滞后、接触角饱和等）进行了解释。之后,建立了液滴分离的模型,介绍了 Navier-Stoke方程和水平集方法。在此基础上,模拟了液滴在双极板中的分离过程,验证了模型的正确性。最后,对于液滴的静态分离模型进行了分析,并对于液滴的动态行为（液滴所受的驱动力和阻力,液滴的速度等）进行了研究,为芯片的优化设计提供了理论支撑。其次,对影响液滴分离性能（电压、分离成功率和分离精度）的因素进行了分析。其中,极板间距d和电极尺寸L与施加电压有关,在其他条件不变的情况下,电压必须随着d/L的增大而增大。介电材料也与施加电压有关,可以选择高介电常数的介电材料来实现降低电压的目的。通过对于液滴所受驱动力的分析可知,有效三相接触线也影响施加的电压。有效三相接触线越大,所需电压越小。分析了极板间距对液滴分离成功率的影响。在单极板上,液滴无法完成分离。而在双极板中,液滴分离的成功率受到极板间距的限制。电压施加方式也影响液滴分离的成功率,分离前调整液滴的位置能够提高分离成功率。液滴初始位置影响液滴的分离精度,初始时液滴位置偏差越小,分离精度越高。液滴分离过程是否稳定也影响着分离精度,液滴分离越稳定,分离精度越高。然后,针对液滴分离过程中存在的问题,对芯片进行了优化设计。根据有效三相接触线理论,设计了几种相对布局的半月形电极数字微流控芯片。数值仿真结果表明,同一时刻半月形电极上液滴的受力更大,分离时间更短。因此,其有望能够实现降低分离电压的目的。为了避免极板间距对液滴分离成功率的限制,提出了使用间隔物进行液滴分离的EWOD芯片,并讨论了不同的间隔物尺寸（长度、厚度和形状）对于液滴分离的影响。根据液滴在方形电极上分离精度差的原因分析,并参考之前的一些研究（Y型电极,弓形电极和圆哑铃状电极）设计了扇形分离电极。该芯片能够调整液滴的初始位置,保证液滴分离过程稳定,从而大大提高液滴分离的精度和成功率。最后,对于液滴的分离进行了实验研究。液滴在传统的方形电极上分离的实验结果表明,电压与极板间距对于液滴分离的成功率有很大影响。此外,在相同条件下,第二种电压施加方式（同时对三个电极施加电压,等到液滴拉长后关闭中间电极）的成功率更高。相比于传统的方形电极,实验结果表明相对布局的半月形电极能够在更低的电压下实现液滴的分离。液滴在扇形电极上分离的实验结果表明,该芯片能够在分离前调整液滴的初始位置。相比于方形电极,其分离过程更加稳定,分离后的子液滴体积误差更小。并且,使用该种芯片的分离成功率更高。
张强[2]（2019）在《可视化电泳滴定传感：模型、技术与装置》文中指出电泳技术作为一种先进的检测技术,在生化分析、医学检测、食品安全监测以及材料样品制备等领域有广泛应用,尤其是电泳技术与其他技术相匹配或融合可以创造出独特的成果。移动反应界面理论在生化分离分析方面的应用催生了电泳滴定技术,电泳滴定模型的建立为该技术在蛋白质含量以及测定蛋白酸、碱性残基等结构信息等方面的研究提供了基础。作为一种量化分析方法,电泳滴定技术能够将化学信号转换为可视化的界面信号,可以不依赖复杂的大型仪器或设备实现快速检测分析。但是,利用界面信号迁移距离差异对样品含量的定量分析仍有进一步研究的必要;基于芯片电泳的电泳滴定技术在不同环境的现场检测,尤其是不同环境温度对电泳滴定的应用仍然是一种挑战;除了完善检测方法,开发稳定可靠的仪器平台实现电泳滴定的自动化检测对于样品检测的实际应用同样具有重要意义。本文针对上述问题,首先,基于移动反应界面理论建立了距离传感的电泳滴定模型用于纳米颗粒表面配体定量检测。建立了纳米颗粒电泳滴定距离测量的数值计算模型,通过电泳滴定的方法将中和反应转换为可视的距离变化进行测量,根据空白对照组和样品检测组界面距离差异实现配体定量,利用开发的微通道电泳滴定装置对纳米颗粒表面配体进行了测定与NMR测定结果相比有良好的一致性,电泳滴定方法操作简便、成本低。其次,基于距离传感的电泳滴定模型建立双内参分析方法用于不同环境温度蛋白含量快速分析。考虑不同环境对电泳滴定的影响,结合毛细管电泳散热模型考察了不同因素对电泳焦耳热的产生以及滴定过程中通道截面的温度分布的影响,建立温度影响的数值计算模型模拟界面迁移与实验结果有良好的一致性,并建立双内参分析模型实现了不同温度条件下蛋白含量快速定量分析。最后,针对电泳滴定仪器存在的问题,开发了新型电泳滴定装置,装置解决了如下问题:1)设计制造了新的电泳滴定仪器。考虑电泳滴定中的气泡问题,优化了电极液腔内部结构实现了气泡的导流和排除,为滴定实验提供稳定的运行环境,此外,通过结构优化实现了电泳滴定管更换不发生电极液泄漏,提高了实验的安全性。2)搭建了基于图片成像测量技术的自动化测量界面位移的检测系统。为了避免大量数据的繁杂人工后处理、满足多样本的快速分析,通过光学成像技术对移动界面进行非接触式自动化测量。
吕宏峰[3]（2013）在《低电压电泳芯片分析系统的关键技术研究》文中进行了进一步梳理微流控电泳芯片是微全分析系统的重要组成部分,它以高效、快速、样品消耗少等优点,在DNA测序、氨基酸分离、药物筛选等方面得到了广泛的应用,已经成为当前生物科学和化学分析领域的重要研究平台。但是,传统微流控电泳芯片需要几百伏甚至数千伏的电压完成样品的进样和分离,不仅存在安全隐患,而且通常高压电源体积较大,不利于系统的微型化和集成化。针对上述问题,有学者提出低电压电泳芯片的设想,但目前它还处于初级研究阶段,需要完成以下关键技术才能使芯片系统得到更好的应用。包括解决阵列电极直接与样品溶液接触产生气泡影响样品迁移问题,芯片结构的优化设计,芯片制作的最佳工艺,芯片简易低成本的亲水改性方法,小型化控制系统与检测系统的研制等。为此,本文针对低电压电泳芯片系统的关键技术开展研究。低电压电泳芯片和传统电泳芯片的工作原理相似,都以电泳技术为基础,区别在于具体的控制方式有所不同。依据传统电泳芯片驱动原理,分析了低电压电泳芯片的驱动原理,设计了十字形和螺旋形通道的两种低电压电泳芯片,并使用ANSOFT有限元软件对芯片进样和分离过程的电势、电场分布进行了仿真,验证了低电压驱动方式的可行性。分析了低电压电泳芯片通道深度、电极宽度、电极间距、绝缘材料及薄膜厚度等参数对通道内电场分布的影响,得出了芯片结构的优化参数。根据设计参数制作出低电压电泳芯片,使用磁控溅射法制作了铂金属阵列电极基片,利用湿法腐蚀工艺制作了玻璃盖片。分别选取硅和SU-8两种材料利用模具复制法制作了PDMS盖片,SU-8以其加工周期短、图形复制准确、微结构边缘陡直等优点,成为制作PDMS模具的最佳选择。为了解决严重制约低电压电泳芯片实际应用的气泡问题,采用在阵列电极表面制作绝缘薄膜的方案,开展了二氧化硅和PDMS两种绝缘薄膜的制备研究。使用电子束蒸发方法制作了二氧化硅绝缘膜,实验结果表明,在基片温度300℃条件下生长的4μm二氧化硅薄膜,可以承受500KV/cm场强,耐压200V,能够满足低电压电泳芯片应用的需要。采用旋涂法制作了PDMS绝缘薄膜,测试结果表明,厚度为4μm的PDMS可以承受560KV/cm的场强,耐压220V。从电绝缘特性可以看出,两种绝缘膜都适用于低电压电泳芯片的制作,但是PDMS绝缘膜与二氧化硅薄膜相比,具有工艺简单、成本低廉等特点,因此芯片最终选用PDMS绝缘膜进行制作。直接固化的PDMS盖片和绝缘薄膜因材料的固有特性,表面能比较低,呈疏水性,不利于生物样品在通道内的移动,需要对PDMS表面进行亲水改性。实验采用臭氧紫外法对PDMS表面进行改性,并与无臭氧紫外方法的处理效果进行了对比,使用多种表征方法分析了改性机理。在相同的处理时间内,经臭氧紫外处理的PDMS表面水接触角更小,亲水性明显增强。红外光谱测试表明,臭氧紫外改性后的PDMS表面各种官能团变化较大,其中-CH3疏水基团随着处理时间的增加大幅减少,Si-OH和-OH两种亲水基团大量增加,并出现了二氧化硅的典型红外光谱峰。使用X射线衍射、扫描电镜与能谱测试的结果证明,PDMS表面改性后生成了类玻璃态二氧化硅物质,亲水基团的增多和二氧化硅物质的生成是PDMS表面亲水性显着增强的主要原因。实验结果表明,臭氧紫外处理方法是一种操作简单、低成本的PDMS亲水改性手段。设计并制作了低电压电泳芯片的电极控制系统。系统以STM32芯片为主控制器,结合驱动芯片、阵列光耦、放大滤波电路、D/A及A/D电路,实现对芯片阵列电极电压幅值、进样时间、电极切换的精确控制。研究并设计了以FPGA芯片为核心,包括激光器、CCD传感器、预处理电路的荧光检测系统,通过上位机数据处理程序,系统可以实现低电压电泳芯片样品检测和电泳谱图实时显示的功能。利用低电压电泳芯片、电极控制系统和荧光检测系统,组建了低电压电泳芯片分析系统。使用该系统进行了两种绝缘薄膜消除气泡效果的测试,选用罗丹明6G和罗丹明B溶液为样品,在十字形和螺旋形通道的低电压电泳芯片上分别进行了电泳分离实验。测试结果表明,二氧化硅和PDMS绝缘薄膜在样品电泳过程中完全抑制了通道内气泡的产生,两种低电压电泳芯片都可以在90V电压作用下实现样品的电泳分离。螺旋形通道低电压电泳芯片比十字形通道具有更好的分离效果,低浓度样品分离度大于1,两种样品能够完全分开。本文研制的低电压电泳芯片分析系统,在100V以内就可以实现样品电泳分离的功能,与传统电泳芯片近千伏的驱动电压相比,不仅工作电压下降了一个数量级,而且系统体积明显减小,为电泳芯片系统的进一步微型化与集成化奠定了良好基础。
张敬涛[4]（2010）在《行波微流体驱动的理论分析与仿真》文中研究说明随着MEMS技术在生物医学分子检测和生化分析领域的广泛应用,微型构件中流体的驱动与控制技术的研究已逐渐成为一个热点。超声行波驱动在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,它是利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声振动在输送管道壁上激起行波,使管道内的液体产生行波声场,在雷诺切应力、声流、声辐射压力、管壁黏附力和液体分子间的作用力共同作用下,使液体沿行波方向运动,是一种新的微流体驱动技术。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动没有可动部件,所需驱动电压低,材料选择较广泛,可适用于各种环境,具有广泛的应用前景。本文针对国家自然科学基金（项目编号：10572078）和山东省自然科学基金（项目编号：Y2007A16）项目中有关超声行波微流体驱动与控制技术的基本理论和驱动模型,从声学和动力学分析的角度进行了较为深入的研究。首先,概述了微机电系统（MEMS）及微流体系统的发展现状,对目前的几种微流体驱动与控制技术作了介绍。基于压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,简述了行波的合成,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下理论基础。然后,利用ANSYS有限元软件,对圆环形模型结构、动力学特性进行了分析研究。通过有限元模态分析,讨论了模型固有频率与基体结构参数的关系。通过基于逆压电效应的激振响应分析,激励出所需振型,得出了响应位移随频率的变化特性,为模型的进一步优化设计提供指导。通过瞬态动力学分析,得出模型起振过程的响应情况。为以后的课题研究打下了坚实的基础。最后,针对接下来的难点耦合场分析,通过ANSYS中的FSI（流固耦合接口）,建立模型实现了声学流体单元和固体单元（弹性体和压电体）的耦合,并得到了圆环沟道内声压的分布图,从而对研究声流和声压在流体驱动中的作用又前进了一步。对圆环流固耦合模型进行瞬态动力学分析,得到沟道内流体在超声行波激励下的流场情况,比较不同时间子步时流体域和固体域的位移云图,得到流体随固体振动情况,分析不同时间子步时流体域的速度矢量图,得到流体在超声行波方向上的流动情况,也是对我所做的整个工作的总结。
孙建新[5]（2010）在《集成低电压电泳芯片控制与数据采集系统》文中提出以芯片电泳技术为主流的微全分析系统（μ-TAS）,以其高效、快速、微量、易自动化等优点被广泛应用于生命科学、医学药物、环境保护、刑事科学等相关领域,高集成、微型化、便携式生化芯片分析系统已成为近年来研究的热点。本论文结合国家“863”项目“集成低电压电泳生化分析系统芯片”的总体要求,开展集成低电压电泳芯片控制与数据采集系统的研究。在分析低电压电泳生化分离分析系统芯片结构与工作原理的基础上,提出了一种基于低电压电泳分离模型的驱动分离控制系统;基于Altium Designer和ICCAVR平台,完成了以单片机为核心的控制与数据采集系统的软、硬件设计;基于Visual C++平台,完成了集成低电压电泳芯片系统软件的设计。在完成系统加工及调试的基础上,进行了相应的实验验证,实现了氨基酸混合样品的分离分析。主要研究工作是:①研究集成低电压电泳生化分离分析系统芯片的结构与工作原理,基于低电压电泳分离的运动场理论与方法,提出了基于扫描电路的分段循环施加分离电压实现低电压分离的控制方法;②基于三段式同步循环扫描的控制思想,研究了基于电泳阵列电极的低电压分离驱动电路,完成了电泳低电压分离的控制系统软、硬件设计;③结合电泳检测输出信号和检测电路的特点,完成了信号数据采集系统的软、硬件设计;④针对低电压电泳芯片分析系统的分离控制、信号处理和数据分析的特点与需求,基于Visual C++软件平台,设计了集成低电压电泳芯片系统软件;⑤搭建实验平台,进行了集成低电压电泳芯片控制、数据采集与分析系统的软、硬件测试和低电压电泳分离分析实验验证。
廖红华[6]（2010）在《低电压毛细管电泳芯片集成系统研究》文中研究表明毛细管电泳芯片是一种微量分离分析装置,它具有高效、高速、高通量、低消耗等优点,已成为蛋白质组学、临床医学、药物筛选等研究的重要手段之一。但是,通常意义上的毛细管电泳芯片系统的进样和分离过程往往需要高电压才能完成,且毛细管电泳芯片检测器的体积往往远大于芯片本身体积,使整个分析系统微型化面临诸多困难。为此,本文以低压、微型化、集成化为目标,开展低电压毛细管电泳芯片集成系统相关技术的研究工作。在分析毛细管电泳芯片非接触电导检测器结构、检测原理基础上,采用VHDL-AMS语言,建立平面四电极非接触电导检测器的VHDL-AMS模型,研究了待测溶液介电常数、绝缘层厚度、检测电极宽度、微沟道深度以及交流电压幅度等参数对非接触电导检测器输出信号频率响应的影响。在此基础上,对适合芯片电泳信号的检测方法进行分析,重点探讨了正交矢量锁定放大器以及互相关-Duffing混沌振子检测相结合的检测方法在电泳芯片非接触电导检测中的应用。并结合电泳芯片非接触电导检测特点,研究了小波消噪对电泳芯片非接触电导检测信号的降噪处理,并基于短时能量差函数对芯片电泳色谱的提取进行了探讨。研究了ITO微阵列电极、微沟道模具以及PDMS微沟道的制备工艺,并以ITO导电玻璃为基底制备了用于实验的低电压毛细管电泳芯片原型样品。基于SOPC嵌入式技术搭建了低电压毛细管电泳芯片集成系统。结合低电压毛细管电泳芯片微阵列电极特点以及阵列电极控制电路,提出了低压移动控制算法。并基于VHDL语言编制了低电压毛细管电泳芯片微阵列电极移动控制IP核,通过对8片MAX306多路选择开关构成的阵列电极控制电路的控制,使芯片微沟道内能产生驱动待测各组分定向迁移的电场；同时,为满足微阵列电极的驱动以及检测器激励的需要,采用模拟与数字两种方法设计了低电压毛细管电泳芯片微阵列电极控制、非接触电导检测所需的四相位信号源,一是基于MAX038信号发生器设计；一是基于DDS技术设计；结合非接触电导检测信号特点,设计了双差分阻抗／电压变换电路实现阻抗到电压转换以及信号放大,同时,采用模拟式锁定放大器实现检测器输出交流信号到直流信号的转换；采用SOPC Builder定制了以NIOSⅡ软核处理器为核心的SOPC系统,用于协调控制各功能模块,并基于C++Builder设计了低电压毛细管电泳芯片上位机电泳检测程序。在此基础上,进行低电压毛细管电泳芯片集成系统的初步实验,并提出了后续工作需解决的相关问题。
梁凤飞,温志渝,徐溢,顾雯雯,温中泉,孙建新[7]（2009）在《低电压芯片电泳三段同步驱动分离系统的研究》文中认为在长期研究低电压电泳分离分析系统的基础上,提出了一种新的低电压电泳分离扫描驱动模式,即三段同步扫描驱动。该驱动模式在实现低电压电泳分离的基础上,缩短了电泳分离的时间,实验结果表明:三段同步扫描驱动方式能达到常规电泳分离效果。
吴浩[8]（2009）在《超声行波圆环模型的动力学分析及流固耦合分析》文中提出随着MEMS技术在生物医学分子检测与生化分析领域的广泛应用,微米构件中流体的驱动与控制技术的研究已逐渐成为一个研究热点。超声行波驱动在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,它是利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声振动在输送管道壁上激起行波,使管道内的液体产生行波声场,在雷诺切应力、声流、声辐射压力、管壁黏附力和液体分子间的作用力共同作用下,使液体沿行波方向运动,是一种新的微流体驱动技术。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动没有可动部件,所需驱动电压低,材料选择较广泛,可适用于各种环境,具有广泛的应用前景。本文针对国家自然科学基金（项目编号:10572078）、山东省自然科学基金（项目编号:Y2007A16）和山东省优秀中青年科学家奖励基金（项目的编号:2004BS05006）项目中有关超声行波微流体驱动与控制技术的可行性和驱动模型,从声学和动力学分析的角度进行了较为深入的研究。首先,介绍了微流体驱动技术的国内外发展现状,详细分析了行波形成的机理,深入讨论了压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下基础。然后,利用ANSYS有限元软件,对圆环形模型结构、动力学特性和声学耦合特性进行了分析研究。通过有限元模态分析,讨论了模型固有频率与基体结构参数的关系。通过基于逆压电效应的激振响应分析,激励出所需振型,得出了响应位移随频率的变化特性,为模型的进一步优化设计提供指导。通过瞬态动力学分析,得出模型起振过程的响应情况。针对接下来的难点耦合场分析,通过ANSYS中的FSI（流固耦合接口）,建立模型实现了声学流体单元和固体单元（弹性体和压电体）的耦合,并得到了圆盘沟道内声压的分布图,从而对研究声流和声压在流体驱动中的作用又前进了一步,为以后的课题研究打下了坚实的基础。最后,对圆环模型进行了流固耦合瞬态动力学分析,得到流体域内流体的流型和接触面流体的速度矢量图,从而证明了课题中微流体驱动的可行性,也是对我所做的整个工作的总结。
陈炜[9]（2009）在《超声行波微流体驱动圆环和圆筒模型的有限元分析》文中研究指明随着MEMS技术在生物医学工程领域的广泛应用,微流体驱动与控制技术的研究已逐渐成为MEMS研究的一个热点。超声行波微流体驱动技术在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,是利用压电陶瓷的逆压电效应产生的超声振动在输送管道中激起行波,并在管道内的流体介质中产生行波声场,在声流、声辐射压等共同作用下,使液体沿行波方向运动。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动具有没有可动部件,所需驱动电压低,控制方法简单,利于小型化等优点,具有广泛的应用前景。本文概述了微机电系统（MEMS）及微流体系统的发展现状,对目前的几种微流体驱动与控制技术作了介绍。基于压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,简述了行波的合成,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下理论基础。介绍了超声行波微流体驱动有限元分析理论基础。基于有限元法,建立了压电陶瓷的有限元模型进行了推导,介绍了耦合场分析、模态分析和谐响应分析理论、理想介质的基本方程、声波的有限元分析理论以及声固耦合问题。利用ANSYS有限元分析软件,建立圆环形微流体驱动模型,通过有限元模态分析,得到模型的固有频率和振型,讨论了模型固有频率与尺寸参数的关系,如模型的内径、外径、弹性体厚度、压电陶瓷厚度等;通过谐响应分析,激励出所需振型,验证了频率特性,分析了位移与频率的关系,比较三种模态下的幅值变化,为流体单元的分析打下基础。进行了超声行波微流体驱动模型的声固耦合模态分析,通过对耦合模型与非耦合模型的对比分析,得出声场对模型固有频率的影响;进行了谐响应分析,对比了B（0,5）模态的振幅和声压分布。建立了超声行波驱动的圆筒模型,进行模态分析,得到需要的振型和固有频率。在圆筒模型的内部填充流体介质,进行声固耦合分析,得到各模态振型、频率及声压分布,分析声压云图与模态分析中的位移云图的关系;进一步分析了不同流体介质空气和水对固有频率的影响。选择空气作为流体介质对圆筒模型进行流固耦合分析,简述流固耦合的原理,介绍了流固耦合模型的建立和分析步骤;通过分析,得到流体在圆筒内部的速度流线图以及速度云图,可了解圆筒模型内部流体的运动情况,对微流体运动和混合的进一步分析,及模型结构的进一步优化设计提供借鉴。
姜春香[10]（2008）在《超声行波微流体驱动模型的动力学分析及声固耦合分析》文中进行了进一步梳理随着MEMS技术在生物医学工程领域的广泛应用,微流体驱动与控制技术的研究已逐渐成为MEMS研究的一个热点,开展对微尺度、微结构及微功能器件的微流体机理研究,寻找合适的微流体建模方法,进而对微流体器件的结构及参数进行优化研究,是目前微流体研究中亟待解决的问题之一。超声行波微流体驱动技术在原理上不同于当前各种微流体驱动技术,它是利用压电陶瓷的逆压电效应产生的超声振动在输送管道中激起行波,并在管道内的流体介质中产生行波声场,在声流、声辐射压力的共同作用下,使液体沿行波方向运动,是一种新的微流体驱动技术。作为一种新型微流体驱动技术,超声行波驱动没有可动部件,所需驱动电压低,控制方法简单,利于小型化,具有广泛的应用前景。本文首先概述了微机电系统（MEMS）及微流体系统的发展现状,回顾了微流体驱动技术的国内外发展概况,对目前的几种微流体驱动技术作了介绍。其次,介绍了压电陶瓷的逆压电效应及其材料特性和频率特性,详细分析了行波的合成,通过对声辐射压力及声流产生机理的研究,得出驱动机理与模型参数的关系,为超声行波微流体的驱动控制打下基础。然后,利用ANSYS有限元分析软件,建立圆环形微流体驱动模型,对其动力学特性进行了分析研究。通过有限元模态分析,讨论了模型固有频率与基底结构参数的关系,如模型的内径、外径、基体厚度,并分析了沟道尺寸对固有频率的影响;通过谐响应分析,激励出所需振型,验证了频率特性,得出了响应位移随频率的变化特性,为模型结构设计的进一步优化提供指导。最后,介绍了声学基础及声固耦合理论,结合数值方法,借助有限元分析软件ANSYS进行了超声行波微流体驱动模型的声固耦合模态分析,通过对耦合模型与非耦合模型的对比分析,得出声场对模型固有频率的影响,并进一步分析了流体密度、声速等因素对模型共振频率的影响。
二、电泳芯片的低电压分离模型及讨论（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电泳芯片的低电压分离模型及讨论（论文提纲范文）
（1）基于介电湿润的高性能液滴分离数字微流控芯片研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 基于介电湿润效应的数字微流控的发展现状 |
| 1.3 基于微流控技术的液滴分离的发展状况 |
| 1.3.1 液滴分离的研究现状 |
| 1.3.2 基于介电湿润效应的液滴分离的研究现状 |
| 1.3.3 基于介电湿润效应的液滴分离的应用 |
| 1.4 课题来源及研究内容 |
| 第二章 液滴分离的建模与受力分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 介电湿润的基本理论 |
| 2.2.1 介电湿润及李普曼-杨氏方程 |
| 2.2.2 接触角的滞后与饱和 |
| 2.3 液滴分离的建模与仿真 |
| 2.3.1 液滴在双极板上分离的模型建立 |
| 2.3.2 液滴分离的仿真 |
| 2.4 液滴的静态分离模型分析 |
| 2.4.1 液滴均等分离的静态模型分析 |
| 2.4.2 液滴不等分离的静态模型分析 |
| 2.5 液滴的动态分析 |
| 2.5.1 液滴所受的驱动力 |
| 2.5.2 液滴所受的阻力 |
| 2.5.3 驱动速度 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 影响液滴分离性能的因素分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 影响液滴分离电压的因素 |
| 3.2.1 极板间距和电极尺寸对于电压的影响 |
| 3.2.2 介电材料对于电压的影响 |
| 3.2.3 有效三相接触线对于电压的影响 |
| 3.3 液滴分离成功率低的原因分析 |
| 3.3.1 极板间距对于液滴分离成功率的影响 |
| 3.3.2 电压施加方式对于液滴分离成功率的影响 |
| 3.4 影响液滴分离精度的因素 |
| 3.4.1 液滴分离精度差的原因分析 |
| 3.4.2 液滴不等分离精度差的原因分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高性能液滴分离介电湿润芯片的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低电压液滴分离介电湿润芯片的设计与仿真研究 |
| 4.2.1 半月形电极数字微流控芯片的设计 |
| 4.2.2 仿真结果分析 |
| 4.3 不受极板间距限制的液滴分离芯片的设计与仿真研究 |
| 4.3.1 使用间隔物进行液滴分离的EWOD芯片设计 |
| 4.3.2 不同参数的间隔物对于液滴分离的影响 |
| 4.4 能够调整液滴位置的高分离精度液滴分离芯片的设计 |
| 4.4.1 扇形电极数字微流控芯片的设计原则 |
| 4.4.2 扇形不等分离电极的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 微液滴分离实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数字微流控系统的搭建 |
| 5.2.1 芯片的制作 |
| 5.2.2 系统的外围控制电路 |
| 5.3 液滴分离实验分析 |
| 5.3.1 方形电极介电湿润芯片微液滴分离的实验及讨论 |
| 5.3.2 半月形电极降低电压的实验分析 |
| 5.3.3 扇形电极介电湿润芯片微液滴分离的实验及讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
| 致谢 |
（2）可视化电泳滴定传感：模型、技术与装置（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 电泳 |
| 1.1.2 电泳芯片研究现状 |
| 1.1.3 电泳芯片检测技术 |
| 1.2 滴定技术 |
| 1.2.1 酸碱滴定 |
| 1.2.2 络合滴定 |
| 1.2.3 沉淀滴定 |
| 1.2.4 氧化还原滴定 |
| 1.2.5 电位滴定 |
| 1.2.6 滴定分析法 |
| 1.3 移动反应界面 |
| 1.3.1 模型理论 |
| 1.3.2 界面移动判别 |
| 1.3.3 MRB类型 |
| 1.3.4 MRB应用 |
| 1.4 电泳滴定 |
| 1.4.1 电泳滴定模型 |
| 1.4.2 电泳滴定理论 |
| 1.4.3 电泳滴定应用 |
| 1.5 电泳滴定发展趋势与存在问题 |
| 1.5.1 微纳颗粒表面配体含量检测 |
| 1.5.2 电泳滴定抗环境温度干扰 |
| 1.5.3 电泳滴定设备工程化 |
| 1.6 本文研究工作内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 纳米颗粒表面配体电泳滴定传感 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米颗粒电泳滴定模型 |
| 2.2.1 纳米颗粒电泳滴定理论分析模型 |
| 2.2.2 纳米颗粒电泳滴定数值计算模型 |
| 2.3 电泳滴定技术设备 |
| 2.3.1 微纳颗粒电泳滴定新设备 |
| 2.3.2 微纳颗粒电泳滴定新技术 |
| 2.4 实验部分 |
| 2.4.1 仪器和设备 |
| 2.4.2 材料和试剂 |
| 2.4.3 实验技术 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.0 纳米颗粒TEM表征 |
| 2.5.1 纳米颗粒的固定与滴定条件选择 |
| 2.5.2 AuNPs浓度计算 |
| 2.5.3 基于NMR方法的纳米颗粒配体含量检测 |
| 2.5.4 电泳滴定模型验证 |
| 2.5.5 电泳滴定定量验证 |
| 2.6 结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 电泳滴定双内参模型抗环境干扰效应 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 电泳滴定传热与双内参模型 |
| 3.2.1 环境温度对电泳滴定影响 |
| 3.2.2 观测时间对电泳滴定影响 |
| 3.2.3 电泳滴定双内参法 |
| 3.2.4 双内参抗温度干扰模型 |
| 3.2.5 双内参抗时间干扰模型 |
| 3.3 电泳滴定芯片技术设备 |
| 3.3.1 电泳滴定新设备 |
| 3.3.2 电泳滴定芯片新方法 |
| 3.4 实验部分 |
| 3.4.1 仪器和设备 |
| 3.4.2 材料和试剂 |
| 3.4.3 实验步骤 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 温度对离子电迁移率的影响 |
| 3.5.2 通道内截面温度分布 |
| 3.5.3 温度对移动反应界面的影响 |
| 3.5.4 基于数值计算的双内参抗温度干扰模型验证 |
| 3.5.5 基于数值计算的双内参抗时间干扰模型验证 |
| 3.5.6 双内参法实际应用验证 |
| 3.6 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 蛋白电泳滴定设备工程化设计与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仪器和设备 |
| 4.2.1 蛋白电泳滴定装置的发展与目前存在的问题 |
| 4.2.2 蛋白电泳滴定分析装置 |
| 4.2.3 蛋白电泳滴定自动检测装置 |
| 4.3 实验部分 |
| 4.3.1 材料和试剂 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 蛋白电泳滴定仪器优化 |
| 4.4.2 基于图像检测系统的电泳滴定自动检测测试 |
| 4.5 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文及申请专利 |
（3）低电压电泳芯片分析系统的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| Contents |
| 图表目录 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 微流控技术发展概况 |
| 1.2.1 微流控技术发展简介 |
| 1.2.2 微流控芯片的驱动方式 |
| 1.3 电泳芯片研究现状 |
| 1.3.1 电泳芯片发展概况 |
| 1.3.2 电泳芯片制备技术 |
| 1.3.3 电泳芯片检测方法 |
| 1.4 低电压电泳芯片研究现状 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 2 低电压电泳芯片工作原理及结构设计 |
| 2.1 电泳芯片工作原理 |
| 2.1.1 双电层 |
| 2.1.2 电泳与电渗 |
| 2.1.3 传统电泳芯片工作原理 |
| 2.1.4 低电压电泳芯片工作原理 |
| 2.2 低电压电泳芯片结构设计与仿真分析 |
| 2.2.1 十字形低电压电泳芯片 |
| 2.2.2 螺旋形低电压电泳芯片 |
| 2.3 低电压电泳芯片结构参数优化 |
| 2.3.1 结构模型 |
| 2.3.2 结构参数优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低电压电泳芯片制作及相关工艺研究 |
| 3.1 芯片材料选择 |
| 3.2 掩膜板设计 |
| 3.3 阵列电极基片制备 |
| 3.4 玻璃盖片制作 |
| 3.5 PDMS盖片制作 |
| 3.5.1 PDMS特性 |
| 3.5.2 PDMS模具制作 |
| 3.5.3 PDMS芯片成型 |
| 3.6 二氧化硅绝缘膜的制备及其特性分析 |
| 3.6.1 二氧化硅薄膜制备工艺 |
| 3.6.2 二氧化硅薄膜表征与性能分析 |
| 3.7 PDMS绝缘薄膜的制备及其特性分析 |
| 3.7.1 PDMS薄膜制备工艺 |
| 3.7.2 PDMS薄膜电绝缘特性分析 |
| 3.8 芯片的键合 |
| 3.8.1 玻璃盖片键合 |
| 3.8.2 PDMS盖片键合 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 PDMS表面臭氧紫外法亲水改性研究 |
| 4.1 亲水表面改性方法 |
| 4.2 臭氧紫外改性工艺及表征方法 |
| 4.2.1 PDMS样品制备 |
| 4.2.2 测试和表征方法 |
| 4.3 PDMS改性结果分析 |
| 4.3.1 接触角分析 |
| 4.3.2 红外光谱分析 |
| 4.3.3 X射线衍射分析 |
| 4.3.4 表面形貌和能谱分析 |
| 4.3.5 改性机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 低电压电泳芯片控制系统与检测系统设计 |
| 5.1 控制系统硬件电路设计 |
| 5.1.1 微控制器及其外围电路 |
| 5.1.2 电压与阵列电极控制电路 |
| 5.1.3 键盘及液晶显示屏接口电路 |
| 5.2 控制系统软件设计 |
| 5.2.1 STM32固件库下的系统配置 |
| 5.2.2 电压与阵列电极控制 |
| 5.2.3 键盘及显示控制 |
| 5.3 检测系统硬件电路设计 |
| 5.3.1 CCD信号差分放大电路 |
| 5.3.2 A/D转换电路和通信接口 |
| 5.4 检测系统软件设计 |
| 5.4.1 NiosⅡ软核 |
| 5.4.2 CCD与A/D驱动 |
| 5.4.3 上位机检测系统软件 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 低电压电泳芯片分析系统测试结果 |
| 6.1 分析系统组建 |
| 6.2 绝缘薄膜性能测试 |
| 6.3 样品电泳分离实验 |
| 6.3.1 实验样品及操作步骤 |
| 6.3.2 驱动电压对电泳分析的影响 |
| 6.3.3 样品浓度对电泳分析的影响 |
| 6.3.4 混合样品电泳分离结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）行波微流体驱动的理论分析与仿真（论文提纲范文）
| 目录 |
| CONTENTS |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微流体驱动与控制技术研究的意义 |
| 1.2 课题的研究背景 |
| 1.2.1 微流体驱动与控制技术的分类及研究现状 |
| 1.2.2 超声行波微流体驱动与控制技术的研究 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 压电晶体和驱动模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电晶体 |
| 2.3 压电晶体的特性常数 |
| 2.4 压电晶体的本构方程 |
| 2.5 驻波和行波 |
| 2.6 驱动模型与驱动机理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 有限元基本理论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元基本理论 |
| 3.2.1 有限元法 |
| 3.2.2 ANSYS软件 |
| 3.3 压电晶体的有限元模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 圆环超声行波微流体驱动模型的有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模态分析 |
| 4.3 谐响应分析 |
| 4.4 瞬态动力学分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 耦合模型的声固及流固耦合分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合模型声固耦合分析 |
| 5.2.1 声学基础 |
| 5.2.2 声场有限元基础 |
| 5.2.3 声固耦合模型的模态分析 |
| 5.3 耦合模型流固耦合分析 |
| 5.3.1 流体力学基础 |
| 5.3.2 流固耦合有限元理论 |
| 5.3.3 流固耦合模型建模 |
| 5.3.4 流固耦合模型的瞬态动力学分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 |
| 附录:圆环模型声固耦合分析核心代码 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）集成低电压电泳芯片控制与数据采集系统（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 电泳芯片控制系统的国内外发展现状 |
| 1.2 数据采集技术的国内外发展现状 |
| 1.3 研究目的和研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 集成低电压电泳系统低电压分离的控制方法 |
| 2.1 集成低电压电泳分离系统的分离方法 |
| 2.1.1 结构与工作原理 |
| 2.1.2 电泳低电压分离的理论模型与实现方法 |
| 2.2 电泳低电压分离的控制系统 |
| 2.2.1 基于分段循环扫描电路的控制系统 |
| 2.2.2 控制电路 |
| 2.2.3 软件设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 数据采集和外围电路 |
| 3.1 数据采集系统 |
| 3.1.1 总体框图 |
| 3.1.2 数据采集电路 |
| 3.1.3 软件设计 |
| 3.2 外围电路 |
| 3.2.1 复位电路 |
| 3.2.2 ISP 接口电路 |
| 3.2.3 电源电路 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 集成低电压电泳芯片系统软件的设计 |
| 4.1 设计要求 |
| 4.2 程序设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 系统测试及实验结果分析 |
| 5.1 集成低电压电泳芯片控制与数据采集系统测试 |
| 5.2 低电压电泳实验结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 存在的问题及工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
（6）低电压毛细管电泳芯片集成系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 毛细管电泳芯片技术的研究现状 |
| 1.3 低电压毛细管电泳芯片的研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 电泳芯片非接触电导检测器的建模与仿真 |
| 2.1 电泳芯片非接触电导检测器 |
| 2.2 电泳芯片平面四电极非接触电导检测器的VHDL-AMS模型 |
| 2.3 仿真结果分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电泳芯片非接触电导检测方法的研究 |
| 3.1 微弱信号检测原理 |
| 3.2 微弱信号检测基本方法 |
| 3.3 基于正交矢量型锁定放大器的电泳芯片非接触电导检测方法 |
| 3.4 基于互相关-混沌振子的电泳芯片非接触电导检测方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 电泳芯片非接触电导检测信号的小波消噪及色谱提取 |
| 4.1 小波变换基础理论 |
| 4.2 小波降噪原理及降噪方法 |
| 4.3 电泳芯片非接触电导检测信号的小波阈值消噪 |
| 4.4 芯片电泳色谱提取与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 低电压毛细管电泳芯片的制备 |
| 5.1 低电压毛细管电泳芯片制备用材料 |
| 5.2 低电压毛细管电泳芯片的制备 |
| 5.3 低电压毛细管电泳芯片的测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于SOPC的低电压毛细管电泳芯片集成系统 |
| 6.1 低电压毛细管电泳芯片集成系统构成 |
| 6.2 低电压移动控制算法 |
| 6.3 低电压毛细管电泳芯片集成系统硬件设计 |
| 6.4 低电压毛细管电泳芯片集成系统软件设计 |
| 6.5 结果分析与讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新之处 |
| 7.3 需要进一步研究的问题 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文及承担科研项目情况 |
| 附录2 基于SOPC的低电压毛细管电泳芯片集成系统平台 |
（7）低电压芯片电泳三段同步驱动分离系统的研究（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 传统芯片电泳的驱动和分离 |
| 2 低电压电泳分离系统 |
| 3 三段同步驱动分离电压施加方式 |
| 4 结 论 |
（8）超声行波圆环模型的动力学分析及流固耦合分析（论文提纲范文）
| 目录 |
| CONTENTS |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微流体驱动与控制技术研究的意义 |
| 1.2 课题的研究背景 |
| 1.2.1 微流体驱动与控制技术的分类及研究现状 |
| 1.2.2 超声行波微流体驱动与控制技术的研究 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 压电晶体的压电特性与振动模式 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电效应 |
| 2.3 压电晶体的特性常数 |
| 2.3.1 压电晶体的介电常数 |
| 2.3.2 压电晶体的弹性常数 |
| 2.3.3 压电晶体的压电常数 |
| 2.4 压电本构方程 |
| 2.5 压电振子的振动模态 |
| 2.6 压电振子的谐振特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 超声行波微流体驱动机理的研究 |
| 3.1 驻波与行波 |
| 3.1.1 驻波 |
| 3.1.2 行波 |
| 3.2 驻波的产生与行波的合成 |
| 3.2.1 驻波的产生 |
| 3.2.2 行波的合成 |
| 3.3 超声行波微流体驱动模型的理论分析 |
| 3.3.1 行波声场中的非线性声学现象 |
| 3.3.2 驱动模型与驱动机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超声行波微流体驱动与控制模型结构的有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型有限元分析的基础理论 |
| 4.2.1 有限元分析基础 |
| 4.2.2 压电陶瓷的有限元模型 |
| 4.3 圆环超声行波微流体驱动与控制模型的动力学特性分析 |
| 4.3.1 圆环模型的模态分析 |
| 4.3.2 圆环模型的谐响应分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 圆环模型瞬态动力学分析及声固耦合分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 圆环模型瞬态动力学分析 |
| 5.2.1 瞬态动力学分析原理 |
| 5.2.2 圆环模型瞬态动力学分析建模 |
| 5.2.3 圆环模型瞬态动力学分析结果 |
| 5.3 耦合模型声固耦合分析 |
| 5.3.1 声学基础 |
| 5.3.2 声场有限元分析理论 |
| 5.3.3 声固耦合模型模态分析的有限元计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 耦合模型流固耦合瞬态动力学分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 耦合模型瞬态动力学分析基础 |
| 6.2.1 计算流体力学简介 |
| 6.2.2 流体力学基本方程组 |
| 6.2.3 流固耦合有限元理论分析 |
| 6.3 耦合模型建模 |
| 6.4 耦合模型瞬态动力学有限元分析结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 附录 |
| 附录 1: 圆盘模型声固耦合分析核心代码(ANSYS) |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）超声行波微流体驱动圆环和圆筒模型的有限元分析（论文提纲范文）
| 目录 |
| CONTENTS |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 MEMS发展概况 |
| 1.1.2 微流体系统概述 |
| 1.2 微流体驱动与控制技术的分类及研究现状 |
| 1.3 本课题的研究目的及意义 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 超声行波微流体驱动的机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电晶体的压电特性与振动模式 |
| 2.2.1 压电晶体的特性常数与本构方程 |
| 2.2.2 压电振子的振动模态与谐振特性 |
| 2.3 驻波与行波 |
| 2.3.1 驻波 |
| 2.3.2 行波 |
| 2.3.3 驻波的产生 |
| 2.3.4 行波的产生 |
| 2.4 超声行波微流体驱动的驱动模型与理论分析 |
| 2.4.1 行波声场中的非线性声学现象 |
| 2.4.2 圆环形模型与驱动机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超声行波微流体驱动有限元分析理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元分析的基础理论 |
| 3.2.1 有限元法 |
| 3.2.2 ANSYS软件介绍 |
| 3.2.3 压电陶瓷的有限元模型 |
| 3.2.4 耦合场分析介绍 |
| 3.3 动力学分析原理 |
| 3.3.1 结构的模态分析原理 |
| 3.3.2 结构动态响应分析原理 |
| 3.4 声场有限元分析理论 |
| 3.4.1 理想流体介质的基本方程 |
| 3.4.2 无衰减声波的有限元分析 |
| 3.4.3 衰减声波的有限元分析 |
| 3.4.4 声场声固耦合问题 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超声行波微流体驱动圆环形模型的有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆环形模型的模态仿真 |
| 4.2.1 建立模型 |
| 4.2.2 加载并求解 |
| 4.2.3 模态扩展及结果分析 |
| 4.2.4 结构参数对固有频率的影响 |
| 4.3 圆环形结构模型的谐响应分析 |
| 4.4 圆环形声固耦合模型的建模 |
| 4.4.1 声固耦合模型的建立(前处理模块/PREP7) |
| 4.4.2 声固耦合模型的加载和求解方法(计算模块/SOLUTION) |
| 4.4.3 声固耦合模型模态分析的结果处理(后处理模块/POST1) |
| 4.5 声固耦合模型的有限元计算 |
| 4.5.1 声固耦合模型的模态分析 |
| 4.5.2 声固耦合模型的谐响应分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 超声行波圆筒模型的模态分析和流固耦合分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 圆筒模型建立及模态分析 |
| 5.2.1 圆筒模型的建立 |
| 5.2.2 圆筒模型的模态分析 |
| 5.3 声固耦合模型模态分析 |
| 5.3.1 声固耦合模态分析 |
| 5.3.2 不同流体的模态分析对比分析 |
| 5.4 圆筒模型流固耦合分析 |
| 5.4.1 理论基础 |
| 5.4.2 圆筒形流固耦合模型的建模 |
| 5.4.3 流固耦合结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 |
| 附录1:ANSYS圆环形模型动力学分析及声固耦合分析核心程序 |
| 附录2:ANSYS圆环形模型模态分析和流固耦合分析核心程序 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）超声行波微流体驱动模型的动力学分析及声固耦合分析（论文提纲范文）
| 目录 |
| CONTENTS |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 MEMS技术进展 |
| 1.1.2 微流体系统概述 |
| 1.1.3 微流体的特性 |
| 1.2 微流体驱动与控制技术的分类及研究现状 |
| 1.3 本课题的研究目的及意义 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 压电晶体的压电特性与振动模式 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电效应 |
| 2.3 压电晶体的特性常数 |
| 2.3.1 压电晶体的介电常数 |
| 2.3.2 压电晶体的弹性常数 |
| 2.3.3 压电晶体的压电常数 |
| 2.4 压电本构方程 |
| 2.5 压电振子的振动模态 |
| 2.6 压电振子的谐振特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 超声行波微流体驱动机理的研究 |
| 3.1 驻波与行波 |
| 3.1.1 驻波 |
| 3.1.2 行波 |
| 3.2 驻波的产生与行波的合成 |
| 3.2.1 驻波的产生 |
| 3.2.2 行波的合成 |
| 3.3 超声行波微流体驱动模型的理论分析 |
| 3.3.1 行波声场中的非线性声学现象 |
| 3.3.2 驱动模型与驱动机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 圆环形超声行波微流体驱动模型的动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元分析的基础理论 |
| 4.2.1 有限元法 |
| 4.2.2 ANSYS软件介绍 |
| 4.3 压电陶瓷的有限元模型 |
| 4.4 耦合场分析 |
| 4.5 圆环形模型的模态分析 |
| 4.5.1 结构的模态分析原理 |
| 4.5.2 圆环形模型的模态仿真 |
| 4.5.3 结构参数对固有频率的影响 |
| 4.6 圆环形模型的谐响应分析 |
| 4.6.1 结构动态响应分析原理 |
| 4.6.2 模型的谐响应分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 圆环形超声行波微流体驱动模型的声固耦合分析 |
| 5.1 声学基础 |
| 5.1.1 声学基本概念 |
| 5.1.2 理想流体媒质中的三个基本方程 |
| 5.1.3 声波的三维波动方程 |
| 5.2 声场有限元分析理论 |
| 5.2.1 无衰减声波的有限元分析 |
| 5.2.2 衰减声波的有限元分析 |
| 5.2.3 声场声固耦合问题 |
| 5.3 圆环形声固耦合模型的建模 |
| 5.4 声固耦合模型模态分析的有限元计算 |
| 5.4.1 声固耦合有限元模型的模态分析 |
| 5.4.2 声固耦合有限元模型与结构模型的模态对比分析 |
| 5.4.3 流体介质密度和声速对耦合模型的固有频率的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 |
| 附录 1: ANSYS圆环形模型动力学分析核心程序 |
| 附录 2: ANSYS声固耦合分析核心程序 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、电泳芯片的低电压分离模型及讨论（论文参考文献）
- [1]基于介电湿润的高性能液滴分离数字微流控芯片研究[D]. 王兆龙. 苏州大学, 2020(02)
- [2]可视化电泳滴定传感：模型、技术与装置[D]. 张强. 上海交通大学, 2019(06)
- [3]低电压电泳芯片分析系统的关键技术研究[D]. 吕宏峰. 大连理工大学, 2013(06)
- [4]行波微流体驱动的理论分析与仿真[D]. 张敬涛. 山东大学, 2010(09)
- [5]集成低电压电泳芯片控制与数据采集系统[D]. 孙建新. 重庆大学, 2010(03)
- [6]低电压毛细管电泳芯片集成系统研究[D]. 廖红华. 华中科技大学, 2010(11)
- [7]低电压芯片电泳三段同步驱动分离系统的研究[J]. 梁凤飞,温志渝,徐溢,顾雯雯,温中泉,孙建新. 传感器与微系统, 2009(10)
- [8]超声行波圆环模型的动力学分析及流固耦合分析[D]. 吴浩. 山东大学, 2009(05)
- [9]超声行波微流体驱动圆环和圆筒模型的有限元分析[D]. 陈炜. 山东大学, 2009(05)
- [10]超声行波微流体驱动模型的动力学分析及声固耦合分析[D]. 姜春香. 山东大学, 2008(01)