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基于微全分析系统PCR基因芯片的光谱检测技术研究

作　者: 古冬冬
导　师: 吴坚
学　校: 北京工业大学
专　业: 光学
关键词: 微型全分析系统 PCR基因芯片 光谱检测 微流控芯片荧光检测 微阵列芯片可见光度光谱检测
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


微型全分析系统(Miniaturized Total Analysis System,μTAS)又称芯片实验室(lab on a chip, LOC)是将生化分析的许多过程与步骤,即生化分析实验室的“功能集成结构缩微”在100毫米见方左右(或更小)的芯片上,具有检测速度快、试样用量少、通量高等显著的特点。目前常见的生物芯片分为两大类:微阵列芯片与微流控芯片。检测系统是芯片的关键之一。光谱检测由于其具有良好的选择性、较宽的线性范围、微量定性定量分析和非破坏性检测等特点,已逐渐成为该领域研究中应用最广泛,灵敏度最高的检测技术之一。因此符合“功能集成和结构缩微”理念的光谱检测系统研究,也已成为近年来世界各国研究并急求解决的热点课题。从目前的国内外相关研究发展现状看,都处在初级探索研究阶段。本论文针对在上述两大类生物芯片中具有代表性的,并基于聚合酶链(PCR)反应技术基因芯片的光谱检测技术,展开了相关研究,为进一步的“功能集成和结构缩微”研究建立了基础。针对微流控PCR基因芯片的荧光光谱检测技术,展开了下列研究:建立了一套微流控微通道动态检测系统,其意义在于:在生物微流控PCR荧光芯片使用时,对生物分析结果进行检测;在光谱检测微型化与集成化研究中,提供实验基础。同时在制备芯片时,为了优化最佳制作工艺参数,研究了激光制备微流控芯片工艺研究的生物PCR荧光分析方法。为了保证该荧光分析方法在芯片生产工艺和质量检验的量值统一,研究了生物PCR荧光分析标准比对模板。为了使微流控荧光PCR扩增循环的实际流速与理论设计流速吻合,保证芯片分析检验全过程的准确完成,研究了荧光测控流速系统。“荧光实时测控速系统”的实时测控速功能,是目前国内外有关文献中描述的几种微流体流速测量方法做不到的。针对微阵列纳米探针PCR基因芯片的可见光度法光谱检测技术,展开了下列研究:根据微阵列纳米探针PCR基因芯片光谱检测特点,研究了提高生物芯片上纳米探针“双光放大法”沉淀物的可见光度法光谱检测分辨率的工艺,获得检测高分辨率和研发使用的系统方案。使用半导体发光材料和光学导光系统以及包括准分子激光在内的激光微细处理加工技术,设计研发了薄板高均匀性散射平面光源系统。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第1章 绪论  6-18
  1.1 本课题的研究背景  6-9
    1.1.1 微全分析系统  6-8
    1.1.2 PCR（Polymerase Chain Reaction ）聚合酶链式反应  8-9
  1.2 微全分析系统PCR基因芯片  9-16
    1.2.1 微流控PCR基因芯片  9-11
    1.2.2 荧光光谱微检测技术  11-13
    1.2.3 微阵列PCR基因芯片  13-15
    1.2.4 可见光度光谱微检测技术  15-16
  1.3 论文结构  16-18
第2章 微流控PCR基因芯片的荧光光谱微检测技术研究  18-46
  2.1 微流控PCR荧光芯片微通道动态检测系统研究  18-21
    2.1.1 建立检测系统的作用  18
    2.1.2 系统工作概况叙述  18-19
    2.1.3 检测实验结果和讨论  19-21
  2.2 激光制备微流控芯片工艺研究的生物PCR荧光分析方法研究  21-25
    2.2.1 该领域的现状  21
    2.2.2 准分子激光加工  21-22
    2.2.3 激光制备微流控生物芯片  22-23
    2.2.4 生物PCR荧光分析方法及实验  23-25
    2.2.5 对工艺研究的讨论  25
  2.3 通道标准模板的研究  25-30
    2.3.1 标准模板的作用  25-26
    2.3.2 激光制备荧光PCR分析研究的微通道标准模板  26-28
    2.3.3 相关标准模板的初步试验  28-29
    2.3.4 关于试验和标准模板的讨论  29-30
  2.4 微流控PCR芯片微流体荧光测控流速的研究  30-45
    2.4.1 PCR反应条件的选择及控速的重要性  30
    2.4.2 微流控测速的现状分析  30-31
    2.4.3 实验系统与数据  31-33
    2.4.4 关于测速的分析和讨论  33-36
    2.4.5 流体流动速度与外部推动力的关系  36-45
  2.5 本章小结  45-46
第3章 微阵列PCR基因芯片的可见光度光谱检测技术研究  46-56
  3.1 背景技术  46-47
  3.2 微阵列PCR基因芯片光谱光学结构系统  47-49
  3.3 高均匀散射光谱平面光源以及制作工艺  49-54
  3.4 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 光检测技术
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