本文關(guān)鍵詞：基于聲表面波器件的微流控生物檢測(cè)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聲表面波(Surface acoustic wave, SAW)生物傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免標(biāo)記、靈敏度高、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),具有應(yīng)用于臨床早期診斷的潛力。目前在生物傳感檢測(cè)領(lǐng)域,SAW傳感器尚未得到廣泛應(yīng)用,其中一個(gè)重要限制就是缺少一個(gè)快速、靈敏、穩(wěn)定的測(cè)試平臺(tái)。本文在對(duì)基于SAW器件的微流控生物檢測(cè)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,搭建一個(gè)完整的SAW生物傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn),本文對(duì)Love波理論進(jìn)行了歸納、分析,主要對(duì)與器件傳感檢測(cè)應(yīng)用密切相關(guān)的頻散理論、傳感原理和溫度效應(yīng)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上,通過對(duì)器件的基底和波導(dǎo)材料的選擇、叉指換能器(Interdigital Transducer, IDT)參數(shù)設(shè)計(jì)完成LiTaO3/SiO2結(jié)構(gòu)的器件設(shè)計(jì)。根據(jù)器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工工藝,并利用微納加工技術(shù)完成了器件的制作。為適應(yīng)器件的特性檢測(cè)和適時(shí)檢測(cè)等需求,完成了基于測(cè)頻原理的振蕩檢測(cè)電路設(shè)計(jì)和直接數(shù)字式頻率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS)掃頻檢測(cè)電路的軟硬件設(shè)計(jì),并在DDS掃頻檢測(cè)的基礎(chǔ)上完成了基于點(diǎn)頻激勵(lì)的相位檢測(cè)電路。設(shè)計(jì)了基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)微流芯片的流控進(jìn)樣系統(tǒng)。設(shè)計(jì)并制作完成了PDMS微流芯片,通過與傳感器表面敏感區(qū)域鍵合形成反應(yīng)腔,從而實(shí)現(xiàn)了微量、定量、可靠進(jìn)樣。通過實(shí)驗(yàn)研究了Si02波導(dǎo)厚度與器件插損與頻率溫度靈敏度的關(guān)系,獲得了與理論描述基本一致的結(jié)果。利用生物修飾方法,分別構(gòu)建了能夠特異性識(shí)別前列腺特異抗原(Prostate specific antigen, PSA)和癌胚抗原(Carcinoembryonic Antigen, CEA)的SAW生物傳感器,分別用振蕩頻率檢測(cè)系統(tǒng)和點(diǎn)頻激勵(lì)相位檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該傳感器具有良好的特異性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)低于10ng/ml濃度的目標(biāo)物檢測(cè),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的SAW生物傳感檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：SAW生物傳感器 振蕩電路 DDS 相位檢測(cè) PDMS流控芯片
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN492;R310;TP212.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 SAW生物傳感檢測(cè)研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 SAW生物傳感器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 SAW器件檢測(cè)手段研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.3 SAW生物傳感器流控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文主要內(nèi)容15-17
• 2 SAW生物傳感器相關(guān)理論17-24
• 2.1 SAW傳感器結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 Love波基本理論18-20
• 2.3 傳感理論20-22
• 2.4 溫度效應(yīng)理論22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 SAW生物傳感器設(shè)計(jì)與制作24-42
• 3.1 SAW傳感器設(shè)計(jì)24-31
• 3.1.1 傳感器基底材料選擇24-26
• 3.1.2 IDT設(shè)計(jì)26-28
• 3.1.3 傳感器波導(dǎo)層設(shè)計(jì)28-31
• 3.2 SAW傳感器制作31-40
• 3.2.1 備片31-32
• 3.2.2 IDT加工32-36
• 3.2.3 SiO_2鍍膜36
• 3.2.4 沉金36-38
• 3.2.5 電極剝離38-39
• 3.2.6 鍵合封裝39-40
• 3.3 器件特性測(cè)試40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 SAW生物傳感器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-72
• 4.1 振蕩檢測(cè)電路設(shè)計(jì)42-51
• 4.1.1 自激振蕩檢測(cè)原理42-43
• 4.1.2 自激振蕩電路設(shè)計(jì)43-48
• 4.1.3 PCB設(shè)計(jì)48-49
• 4.1.4 電路性能測(cè)試49-51
• 4.2 基于DDS的掃頻檢測(cè)電路設(shè)計(jì)51-69
• 4.2.1 掃頻檢測(cè)原理51-55
• 4.2.2 掃頻檢測(cè)電路設(shè)計(jì)55-62
• 4.2.3 PCB設(shè)計(jì)62-64
• 4.2.4 軟件設(shè)計(jì)64-66
• 4.2.5 電路性能測(cè)試66-69
• 4.3 點(diǎn)頻激勵(lì)相位檢測(cè)電路69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 5 SAW生物傳感器進(jìn)樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)72-80
• 5.1 流控進(jìn)樣系統(tǒng)72-73
• 5.2 PDMS微流反應(yīng)池設(shè)計(jì)73-75
• 5.2.1 芯片外形設(shè)計(jì)73-74
• 5.2.2 流場(chǎng)分布有限元分析74-75
• 5.3 微流反應(yīng)池制作與鍵合75-78
• 5.3.1 PDMS微流芯片制作75-77
• 5.3.2 PDMS微流反應(yīng)池鍵合77
• 5.3.3 PDMS反應(yīng)池器件表面結(jié)合測(cè)試77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 6 SAW生物傳感器實(shí)驗(yàn)與分析80-89
• 6.1 SAW生物傳感器溫度實(shí)驗(yàn)80-82
• 6.2 SAW生物傳感器插損實(shí)驗(yàn)82-83
• 6.3 SAW生物傳感器生物實(shí)驗(yàn)83-88
• 6.3.1 PSA蛋白檢測(cè)83-85
• 6.3.2 CEA蛋白檢測(cè)85-88
• 6.4 本章小結(jié)88-89
• 7 總結(jié)與展望89-92
• 7.1 課題總結(jié)89-90
• 7.2 課題展望90-92
• 致謝92-93
• 參考文獻(xiàn)93-100
• 附錄100

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