單片集成薄膜體聲波生化微傳感器的數字微流控芯片研究.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、醫(yī)學等重要領域擁有巨大的應用前景。特別是數字微流控系統(tǒng)能夠對微量液滴實施多種流體操作，以其突出的反應快速、可并行處理、體積小等優(yōu)勢成為實現未來高通量檢測和床邊檢測的重點研究對象。
　　本論文緊扣這一研究熱點，依據當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上電潤濕技術的數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特性進行了分析；采用化學和生物樣品在兩代原型機上的實驗展示結果驗證了集成單芯片的有效性與實用性。
　　課題的研究內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的基礎上，提出了以氮化鋁薄膜為設計核心的單片集成薄膜體聲波生化微傳感器的數字微流控芯片方案；通過對其中設計、加工、測試等關鍵技術的突破，成功實現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，質量檢測極限可達0.13 ng/cm2；
　　3.針對集成單芯片的檢測信號增強機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行化學與生物目標傳感實驗，成功展示了集成單芯片檢測極限超過一個數量級的提升，對汞離子、BSA蛋白以及anti-IgG蛋白溶液的檢測極