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一种便携式高精度生化检测系统的研制

作　者: 翟盛杰
导　师: 郑小林
学　校: 重庆大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 表面等离体激元共振 Kretschmann结构生物传感器微流控生物芯片
分类号: TH776
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

快速、高精度生化检测在基础生物研究及临床检验等领域具有广泛的应用。但是,现有检测设备大多体积庞大、价格昂贵,难以推广。表面等离体激元共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器是近年来新兴的一种生化传感检测装置,具有检测灵敏度高、速度快、所需样品量少、样品无需特殊标记等特点。目前,它已成为研究生物大分子间相互作用的重要技术。针对自动、快速、小型化、高精度样品检测的要求,本文在充分总结,学习国内外相关的研究成果的基础上,结合SPR检测方法和微流控芯片技术,设计了一种便携式高精度生化检测系统,并开展了相关实验研究。本文首先介绍了SPR检测的原理,适用领域、现状及未来发展趋势。其次详细论述了本文新设计的检测系统及采用最新工艺设计方法制作的微流控芯片。在此基础上,利用Matlab软件仿真得到各个关键参数对检测结果的可能影响,为系统中各部件的选择提供了理论根据。根据理论分析结果,设计搭建了一套综合光、机、电等多领域技术的检测系统。该系统基于Kretshmann原理,采用交叉臂式机械结构,使用丝杆式步进电机作为动力,驱动机械结构实现精确的等夹角运动,利用图像采集装置可以准确无误地捕捉检测讯息。在微流控芯片研究中,我们尝试采用激光切割这种新兴的芯片制备方法,制作了检测用芯片。初步实验表明,该装置基本达到紧凑、便携性高、稳定性好、精度高的设计要求。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 SPR 技术应用背景  7
  1.2 SPR 技术发展历程  7-8
  1.3 小型化SPR 传感器的发展趋势  8
  1.4 课题主要任务  8-10
2 国内外研究进展  10-17
  2.1 德州仪器的Spreeta 2000  10-12
  2.2 NTTAT 的Handy SPR ps-0109  12-15
  2.3 Paul Yager 小组的小型化SPR 仪器  15-17
3 SPR 传感技术的理论基础  17-23
  3.1 SPR 技术的理论根据  17-19
  3.2 SPR 中的等离子波及激发原理  19-21
  3.3 两种基于棱镜实现SPR 现象的结构  21-23
4 小型生化检测装置的设计与研制  23-32
  4.1 实验系统设计思想  23
  4.2 SPR 生物传感检测部分的光路及机械结构  23-32
    4.2.1 光路结构  24-27
    4.2.2 机械结构  27-28
    4.2.3 检测装置的实现  28-32
5 检测芯片的设计及研制  32-43
  5.1 耦合器件  32-33
  5.2 金膜敏感芯片  33-40
    5.2.1 实验预处理  36-37
    5.2.2 镀金膜  37-40
  5.3 集成式微流控盒的设计制作  40-43
6 结论与展望  43-45
  6.1 激发SPR 现象的条件改进  43
  6.2 装置小型化的进一步探索  43-44
  6.3 现有平台的不足及改进  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-50
附录  50
  A. 作者在攻读硕士期间发表论文目录  50
  B. 作者在攻读硕士期间获得的科研成果  50

一种便携式高精度生化检测系统的研制

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