- Superhydrophobic BIOMEMS sensor arrays: development of actuation and readout electronic strategies
- Toffoli, Valeria
Subject
- pillar
- HDIC
- Kelvin
- DPLL
- idrofobici
- INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
- ING-INF/01 ELETTRONICA
Description
- 2012/2013
- La tecnologia dei sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) ha dimostrato d’avere grandi potenzialità in molti campi, in particolare nei sistemi bio-medicali. Essa si basa infatti su processi di fabbricazione ad altro volume produttivo, permettendo una considerevole riduzione dei costi per dispositivo. Un ulteriore beneficio di questa tecnologia risiede nella possibilità di dimensionare i dispositivi fino a raggiungere l’ordine del submicron, così da consentire l’integrazione e il monitoraggio in tempo reale di sistemi sensibili a biomarker di tipo medicale e biologici. Tra gli obiettivi futuri dei MEMS biomedicali (BioMEMS) vi è la realizzazione di dispositivi in grado di interfacciarsi direttamente con il paziente e definirne lo stato di salute grazie alla rilevazione del livello di centinaia di diversi biomarker (siano essi chimici o fisici). La medicina assumerebbe in questa visione una configurazione ad personam nella quale al paziente verrebbe prontamente somministrato un quantitativo di medicinale adatto alle risposte del suo organismo. A tale scopo i dispositivi MEMS devono essere in grado di effettuare analisi multiple operando in un ambiente liquido. Tuttavia è proprio l’ambiente liquido a comportare la riduzione di sensibilità e, quindi, di performance dei sensori MEMS. La presente ricerca si pone lo scopo di sviluppare nuovi sistemi elettronici di misurazione e attuazione di due distinte tipologie di BioMEMS risonanti operanti in liquido, i cantilever e i pillar. In particolare verrano trattati tre argomenti: la realizzazione di setup ottici per applicazione dei MEMS in liquido ed in aria, la progettazione di sistemi elettronici di attuazione e lettura di singoli pillar nel loro comportamento in frequenza e lo sviluppo di un software LabVIEW in grado di programmare un FPGA ed ottenere un PLL digitale da impiegarsi nell’analisi in tempo reale del comportamento in frequenza di RF-MEMS. Il primo progetto è stato sviluppato in collaborazione l'Università di Kaiserslautern (Germania) e prevedeva la realizzazione di sistemi microfluidici e setups ottici, interfacciati in modo tale da permettere la rilevazione della risposta in frequenza di molteplici MEMS operanti in parallelo. Nel secondo progetto l’obiettivo era la realizzazione di un sistema elettronico in grado di integrare in un unico dispositivo i sistemi di attuazione e lettura dei pillar. In particolare siamo stati in grado di modulare l’ampiezza di risonanza dei nostri dispositivi risonanti mediante l’applicazione della forza di polarizzazione Kelvin mentre lo sviluppo del sistema di lettura richiede ulteriore lavoro di indagine. Infine, nell'ultimo progetto è stato realizzato un sistema PLL digitale con 10 MHz di banda passante utilizzando la tecnologia della National Instruments (FlexRIO NI5781R). Mediante questo PLL si è potuto identificare la frequenza di risonanza di diverse tipologie di MEMS e se ne è seguite le variazioni in tempo reale . Le attività di ricerca sperimentale sono state eseguite presso il laboratorio CNR- IOM a Trieste.
- XXVI Ciclo
- 1985
Date
- 2014-06-16T14:30:24Z
- 2014-06-16T14:30:24Z
- 2014-04-01
Type
- Doctoral Thesis
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:units-12277