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基于光纤耦合的低电压驱动毛细管电泳芯片研究

李鹤楠

  毛细管电泳芯片是近十几年出现的一种微量分析装置,它具有高效、快速、试样量小等优点,已广泛应用于免疫测定、DNA分析和测序、氨基酸和蛋白质的分离、生物细胞的研究等方面。但是,毛细管电泳芯片的进样和分离过程需要在高电压下完成,并且采用的共聚焦式激光诱导荧光检测系统的光路结构复杂,体积庞大,这些问题极大地制约了毛细管电泳芯片的微型化和集成化。因此,本文开展了基于光纤耦合的低电压驱动毛细管电泳芯片研究。本文将低电压驱动阵列电极与光纤微通道集成在一块芯片上,利用微电子工艺和MEMS技术在玻璃基片上溅射铂电极,在玻璃盖片上刻蚀微流体沟道和光纤微通道,采用热键合技术实现了芯片的封装。在低电压驱动部分,设计了以EPF10K20TC144-4芯片为控制核心的循环电压控制电路,采用Verilog HDL语言完成了硬件电路的软件编程,实现了计算机与FPGA芯片的串口通信与循环电压控制。低电压驱动阵列电极芯片在进样和分离时产生大量的气泡,严重阻碍了电泳分析的正常进行,本文重点针对这一问题进行了消除气泡问题的研究。通过在电极表面制备水玻璃、聚酰亚胺、氮化硅等多种绝缘薄膜,避免缓冲液与电极的接触,减少气泡的产生。经过大量的实验,探索出了具有绝缘夹层的低电压驱动毛细管电泳芯片的封装工艺。不同绝缘膜电泳芯片的测试结果表明氮化硅绝缘膜能比较有效地抑制气泡的产生,在较低的电压下能实现电动进样和部分分离效果。利用具有光纤微通道的芯片对罗丹明B样品进行荧光信号检测,均得到了较好的电泳谱图,证明了本文所设计的基于光纤耦合的低电压驱动毛细管电泳芯片,利用激光诱导荧光检测技术能够完成样品的电泳分析。……   
[关键词]:毛细管电泳芯片;阵列电极;低电压驱动;光纤耦合
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2006年