單片集成薄膜體聲波生化微傳感器的數(shù)字微流控芯片研究.pdf

1、芯片實驗室提供了高分辨樣品處理和檢測分析的微型集成平臺，在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等重要領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。特別是數(shù)字微流控系統(tǒng)能夠?qū)ξ⒘恳旱螌嵤┒喾N流體操作，以其突出的反應(yīng)快速、可并行處理、體積小等優(yōu)勢成為實現(xiàn)未來高通量檢測和床邊檢測的重點(diǎn)研究對象。
　　本論文緊扣這一研究熱點(diǎn)，依據(jù)當(dāng)前芯片實驗室對功能部件高密度集成的重大需求，提出了薄膜體聲波生化微傳感器與基于介質(zhì)上電潤濕技術(shù)的數(shù)字微流控平臺的單片集成方案，先后完成了第一代與第二代

2、集成單芯片的研制，并針對其檢測信號增強(qiáng)特性進(jìn)行了分析；采用化學(xué)和生物樣品在兩代原型機(jī)上的實驗展示結(jié)果驗證了集成單芯片的有效性與實用性。
　　課題的研究內(nèi)容和成果可以歸納為以下幾個方面：
　　1.本論文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了以氮化鋁薄膜為設(shè)計核心的單片集成薄膜體聲波生化微傳感器的數(shù)字微流控芯片方案；通過對其中設(shè)計、加工、測試等關(guān)鍵技術(shù)的突破，成功實現(xiàn)了單通道和多通道集成單芯片以及整體系統(tǒng)的研制；
　　2.集成單芯

3、片利用數(shù)字微流控系統(tǒng)的樣品離散特性，使微傳感器對樣品液滴在空氣中的檢測成為可能，解決了傳統(tǒng)MEMS傳感器在溶液中檢測時性能急劇惡化的難題，大幅提升了檢測信噪比，質(zhì)量檢測極限可達(dá)0.13 ng/cm2；
　　3.針對集成單芯片的檢測信號增強(qiáng)機(jī)理展開理論和實驗研究，通過在配置疏水掩膜的微傳感器和對照組上進(jìn)行化學(xué)與生物目標(biāo)傳感實驗，成功展示了集成單芯片檢測極限超過一個數(shù)量級的提升，對汞離子、BSA蛋白以及anti-IgG蛋白溶液的檢測極