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血糖监测微系统中微针头的制作研究

作者：汪潇 Publish: 2006-9-11 Hits:-

【中文题名】

血糖监测微系统中微针头的制作研究

【英文题名】

Investigation of Fabricating Microneedles for Blood Sugar Monitoring Microsystem

【学科专业】

微电子与固体电子学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-9-11

【中关键词】

微针头,溅射,光刻,氧化,腐蚀,电镀

【英关键词】

Microneedle,sputter,microlithography,oxidation,etching,electroplating,current density,temperature,pH,mechanic simulation,blood sugar monitoring microsystem,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>

【论文摘要】

糖尿病是现代社会影响人们健康的多发病之一，对于糖尿病患者来说，实时监测血糖浓度并及时向体内输送诸如胰岛素是稳定血糖的关键，而对于这一监测和控制系统，如何能够减轻病人在检测血糖和输送胰岛素时面临的痛苦是构建血糖监测和控制微系统的关键。这一关键部件就是微针头。微针头(Microneedles)一般指通过微细加工工艺制作的，尺寸在微米级，直径在30—80μm，长度100μm以上呈针状的结构，材料可以为硅、聚合物、金属等。微针头在生物医学领域有广泛的应用，例如用于生物医学测量系统，药物传输系统及微量采样分析系统等。本文第一章首先介绍了MEMS基本概念、特点、加工技术以及MEMS技术的发展现状，然后从比较不同的微针头制作方法入手，介绍了微针头制作的发展过程及其原理，最后分析了微针头的研究现状和本文开展的主要工作。微针头不但体积微小，而且在性能上具有常规方法所不可比拟的特性——精确，无痛，高效，便利。在第二章中，结合微针头的制作工艺流程，简单介绍了微针头制作过程中所采用的各种微细加工工艺的原理，包括溅射、光刻、氧化、腐蚀。接下来介绍了我们自主开发的基于Labview平台的计算机控制的电...

【论文题纲】

第一章 MEMS系统概述	11-24
1.1 MEMS概述	11-14
1.1.1 MEMS简介	11-12
1.1.2 常用的MEMS材料及加工技术	12-14
1.2 微针头的概述	14-21
1.2.1 微针头的结构及工作原理	15-16
1.2.2 微针头的制作方法简介	16-21
1.2.3 国内外微针头技术的研究现状	21
1.3 本论文内容及采用的技术路线简介	21-23
1.4 本论文研究的意义	23-24
第二章微针头制作方法的原理	24-52
2.1 微针头制作的工艺流程介绍	24-28
2.1.1 基于SU-8光刻胶的微针头模具制作微米针头流程的介绍	24-26
2.1.2 基于硅基微针头模具制作微米针头流程的介绍	26-28
2.2 溅射、光刻、氧化、硅的刻蚀技术的基本原理	28-45
2.2.1 溅射基本原理的介绍	28-30
2.2.2 光刻技术基本原理的介绍	30-34
2.2.3 氧化基本原理的介绍	34-35
2.2.4 硅的刻蚀的基本原理介绍	35-45
2.3 实验装置的介绍	45-49
2.3.1 电镀装置的介绍	45-47
2.3.2 工艺控制软件介绍	47-49
2.3.3 硅衬底和电镀液的介绍	49
2.4 实验中遇到具体问题的分析	49-50
2.5 本章小结	50-52
第三章电镀法制备微针头的工艺过程及影响因素	52-63
3.1 电镀工艺介绍	52-56
3.1.1 电镀基本原理的介绍	52
3.1.2 电镀的准备工作及电镀工艺的介绍	52-56
3.2 电镀中各种因素的影响	56-60
3.2.1 氨基磺酸镍的浓度对电镀速度、质量的影响	56-57
3.2.2 其他化学添加剂对电镀的影响	57-59
3.2.3 电流密度对电镀的影响	59-60
3.2.4 温度、pH值对电镀的影响	60
3.3 电镀后硅片的XRD分析	60-61
3.4 Ni基针头表面改性初探	61
3.5 本章小结	61-63
第四章针头的力学模拟以及血糖监测微系统的构建	63-73
4.1 针头的力学模拟	63-69
4.1.1 镍微针头剥离时的力学模拟	64-68
4.1.2 针头受力的力学模拟	68-69
4.2 血糖监测微系统的构建	69-72
4.3 本章小结	72-73
第五章总结	73-80
5.1 结论	73-74
5.2 微针头发展趋势及应用前景展望	74-80
5.2.1 MEMS微米针头的研究发展趋势	75
5.2.2 微针头在药物输送和流体采样方面的意义及应用	75-78
5.2.3 微针头阵列在生物医学上的其它应用	78-80
参考文献	80-84
致谢	84-85
攻读学位期间发表的学术论文目录	85

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.379781



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