低電壓毛細(xì)管電泳芯片集成系統(tǒng)研究.pdf

1、毛細(xì)管電泳芯片是一種微量分離分析裝置，它具有高效、高速、高通量、低消耗等優(yōu)點(diǎn)，已成為蛋白質(zhì)組學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、藥物篩選等研究的重要手段之一。但是，通常意義上的毛細(xì)管電泳芯片系統(tǒng)的進(jìn)樣和分離過(guò)程往往需要高電壓才能完成，且毛細(xì)管電泳芯片檢測(cè)器的體積往往遠(yuǎn)大于芯片本身體積，使整個(gè)分析系統(tǒng)微型化面臨諸多困難。為此，本文以低壓、微型化、集成化為目標(biāo)，開展低電壓毛細(xì)管電泳芯片集成系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究工作。
　　 在分析毛細(xì)管電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測(cè)

2、器結(jié)構(gòu)、檢測(cè)原理基礎(chǔ)上，采用VHDL-AMS語(yǔ)言，建立平面四電極非接觸電導(dǎo)檢測(cè)器的VHDL-AMS模型，研究了待測(cè)溶液介電常數(shù)、絕緣層厚度、檢測(cè)電極寬度、微溝道深度以及交流電壓幅度等參數(shù)對(duì)非接觸電導(dǎo)檢測(cè)器輸出信號(hào)頻率響應(yīng)的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)適合芯片電泳信號(hào)的檢測(cè)方法進(jìn)行分析，重點(diǎn)探討了正交矢量鎖定放大器以及互相關(guān)-Duffing混沌振子檢測(cè)相結(jié)合的檢測(cè)方法在電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測(cè)中的應(yīng)用。并結(jié)合電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測(cè)特點(diǎn)，研究了小波消

3、噪對(duì)電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測(cè)信號(hào)的降噪處理，并基于短時(shí)能量差函數(shù)對(duì)芯片電泳色譜的提取進(jìn)行了探討。
　　 研究了ITO微陣列電極、微溝道模具以及PDMS微溝道的制備工藝，并以ITO導(dǎo)電玻璃為基底制備了用于實(shí)驗(yàn)的低電壓毛細(xì)管電泳芯片原型樣品。
　　 基于SOPC嵌入式技術(shù)搭建了低電壓毛細(xì)管電泳芯片集成系統(tǒng)。結(jié)合低電壓毛細(xì)管電泳芯片微陣列電極特點(diǎn)以及陣列電極控制電路，提出了低壓移動(dòng)控制算法。并基于VHDL語(yǔ)言編制了低電壓毛細(xì)管電

4、泳芯片微陣列電極移動(dòng)控制IP核，通過(guò)對(duì)8片MAX306多路選擇開關(guān)構(gòu)成的陣列電極控制電路的控制，使芯片微溝道內(nèi)能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)待測(cè)各組分定向遷移的電場(chǎng)；同時(shí)，為滿足微陣列電極的驅(qū)動(dòng)以及檢測(cè)器激勵(lì)的需要，采用模擬與數(shù)字兩種方法設(shè)計(jì)了低電壓毛細(xì)管電泳芯片微陣列電極控制、非接觸電導(dǎo)檢測(cè)所需的四相位信號(hào)源，一是基于MAX038信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)；一是基于DDS技術(shù)設(shè)計(jì)；結(jié)合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)信號(hào)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了雙差分阻抗/電壓變換電路實(shí)現(xiàn)阻抗到電壓轉(zhuǎn)換以及信號(hào)放