论文题目: 微流控芯片加工和试样引入技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 分析化学
作者: 贾志舰
导师: 方肇伦,方群
关键词: 微流控芯片,玻璃基质,低温键合,室温键合,滴液式试样引入接口,微扩缩泵,芯片集成化,毛细管电泳,氨基酸分离
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 微流控芯片(Microfluidic Chip)分析是微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems,μTAS)或芯片实验室(Lab-on-a-chip)领域中的重要组成部分。它以微机电加工(MEMS)技术为基础,以微通道网络为结构特征,通过对微流体的操纵和控制,目标是在芯片上实现分析实验室的所有操作,包括取样、试样引入、前处理、反应、分离和检测等。微流控芯片的加工是一切微流控芯片分析研究的前提和基础。而微流控芯片试样引入技术的研究则是目前微流控芯片研究中亟待加强的领域。本论文的研究工作主要集中于上述两个领域,进行玻璃基质微流控芯片加工技术和连续试样引入技术的研究。 第一章详细综述了相关方向上国内外研究发展的现状,主要包括在玻璃基质微流控芯片的加工技术和微流控芯片试样引入技术方面的进展。 第二章在玻璃微流控芯片加工技术研究方面,提出了一种简单的芯片低温和室温键合技术。该技术通过浸泡处理在玻璃芯片表面形成水化层,在水化层存在条件下完成芯片的低温(80—100℃)和室温键合。该方法具有操作简单,键合强度高(6k/cm~2),键合成功率高(>95%),芯片表面光洁度好等特点,不需严格的超净环境或特殊设备,在常规实验室即可完成玻璃芯片键合。采用该法加工的玻璃芯片被应用于芯片毛细管电泳分离中。 第三章在上述键合技术研究基础上,建立了一种基于滴液式连续试样引入接口的微流控芯片电泳系统,可以在进行连续试样引入的同时,保证试样引入系统和电泳系统的电隔离。系统采用两种滴液式接口设计,优化了系统的操作条件,降低系统的试样消耗量,提高工作稳定性。可快速进行氨基酸等试样的引入和毛细管电泳分离。 在第四章中,首次将微型扩缩泵集成加工于微流控电泳芯片上,用以提供芯片试样引入系统的驱动力,显著提高了分析系统的集成度。通过实验优化了微泵和试样引入系统的工作条件。该分析系统被成功应用于氨基酸样品的自动连续换样和毛细管电泳分离。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 玻璃基质微流控芯片的加工
1.2.1 引言
1.2.2 玻璃微流控芯片的加工步骤
1.2.2.1 光刻掩模的制作
1.2.2.2 基片上的薄膜沉积
1.2.2.3 光刻
1.2.2.4 刻蚀
1.2.2.5 芯片钻孔
1.2.2.6 芯片键合
1.3 微流控芯片中的试样引入技术
1.3.1 引言
1.3.2 一次性试样引入
1.3.3 静止式试样引入
1.3.4 连续试样引入系统
1.3.4.1 流通式试样引入技术
1.3.4.2 其它试样引入技术
参考文献
第二章 玻璃微流控芯片低温和室温键合技术的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 仪器和设备
2.2.2 试剂和材料
2.2.3 实验操作
2.2.3.1 玻璃微流控芯片加工
2.2.3.2 玻璃微流控芯片键合性能测试
2.2.3.3 芯片毛细管电泳分离氨基酸
2.2.3.4 操作安全事项
2.3 结果与讨论
2.3.1 芯片清洗和键合
2.3.2 玻璃芯片低温和室温键合的机理
2.3.3 玻璃芯片低温和室温键合的性能评估
2.3.3.1 芯片键合质量
2.3.3.2 芯片抗压(电压、液压)性能
2.3.4 室温键合玻璃芯片的电泳分析
2.4 结论
参考文献
第三章 基于滴液式连续试样引入接口的微流控芯片毛细管电泳系统
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和试样
3.2.2 仪器设备
3.2.3 芯片加工
3.2.4 试样引入系统加工
3.2.5 实验操作
3.3 结果与讨论
3.3.1 滴液式试样引入系统的设计加工
3.3.2 系统实验条件的优化
3.3.2.1 滴液毛细管的高度
3.3.2.2 试样传输流速／滴液毛细管的滴速
3.3.2.3 引流条件
3.3.3 系统分析性能
3.4 结论
参考文献
第四章 集成化微型扩缩泵连续试样引入—微流控芯片毛细管电泳系统
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与材料
4.2.2 仪器
4.2.3 微流控芯片的加工
4.2.4 实验操作
4.3 结果与讨论
4.3.1 扩缩泵的芯片集成化加工
4.3.2 试样引入系统
4.3.3 微泵工作条件优化
4.3.4 分析性能
4.4 结论
参考文献
致谢
附录
发布时间: 2005-10-26
参考文献
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