發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 23:06

  本文關(guān)鍵詞：基于銀納米陣列與行波式無(wú)閥微流泵的集成化LSPR生物傳感器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著納米材料技術(shù)與微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加工技術(shù)的不斷發(fā)展,擁有高檢測(cè)靈敏度的片上生物光學(xué)傳感器已經(jīng)成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。本文研究與制備出了用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的集成化的銀納米LSPR微流生物光學(xué)傳感芯片檢測(cè)系統(tǒng)。主要研究工作包括：1、提出一種基于旋轉(zhuǎn)微磁陣列協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)的行波式無(wú)閥微流泵設(shè)計(jì)方法。采用微型永磁鐵陣列作為產(chǎn)生行波的執(zhí)行器,詳細(xì)分析了行波在彈性微流管道上形成的原理和理論推導(dǎo)。在分析微流管道的流體特性基礎(chǔ)上,研究了微流管道的幾個(gè)重要因素對(duì)微流泵工作性能的影響,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。2、電磁行波式無(wú)閥微流泵的制作。使用MEMS微加工技術(shù)加工有機(jī)玻璃(PMMA)制備微流泵的上下襯底和微流管道的制作模具；利用熱成膜方法在微流管道的模具中加工液體高分子材料PDMS制作出柔性微泵管道；采用熱鍵合加工方法將制成的微流泵管道與基底封裝,最后將微型永磁鐵陣列安裝在微流管道的上襯底中用以完成行波式的無(wú)閥微流泵的制作。此外,還設(shè)計(jì)了多級(jí)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的鋸齒形微流管道,提高了微流泵的工作性能。3、提出一種快速、簡(jiǎn)易的水熱制備方法來(lái)合成銀納米粒子。借助透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)和紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-VIS)來(lái)測(cè)試銀納米的形貌及光學(xué)特性。并將銀納米粒子自組裝在白玻璃基底上,形成銀納米LSPR前端敏感元件。4、集成化銀納米LSPR生物光學(xué)傳感器的制作。以銀納米LSPR陣列前端敏感元件作為檢測(cè)探針,利用MEMS加工方法將行波式無(wú)閥微流泵與銀納米LSPR陣列前端敏感元件集成到PMMA基底上；并將檢測(cè)光纖通過(guò)支架放置到銀納米LSPR陣列前端敏感元件處,用于實(shí)時(shí)檢測(cè)LSPR消光光譜的變化。5、植物蛋白分子(ConA)的測(cè)量應(yīng)用。使用行波式無(wú)閥微流泵將不同濃度的刀豆球蛋白溶液輸送到固定有銀納米LSPR陣列前端敏感元件的樣品池中以檢測(cè)不同濃度的ConA的LSPR消光光譜,驗(yàn)證該傳感器的檢測(cè)性能。
【關(guān)鍵詞】：局域表面等離子體共振 行波式微流泵 微流體系統(tǒng) 銀納米粒子 光學(xué)生物傳感器
【學(xué)位授予單位】：南開(kāi)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN492;TP212.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-22
• 第一節(jié) 微流控芯片的發(fā)展概況11-15
• 1.1.1 微流控芯片簡(jiǎn)介11-13
• 1.1.2 微流控芯片中微流體的驅(qū)動(dòng)與控制的研究背景13-15
• 第二節(jié) 局域表面等離子共振(LSPR)傳感技術(shù)的研究背景15-21
• 1.2.1 納米材料15
• 1.2.2 表面等離子波15-16
• 1.2.3 表面等離子共振16-18
• 1.2.4 局域表面等離子共振18-21
• 1.2.5 局域表面等離子共振的檢測(cè)應(yīng)用及研究現(xiàn)狀21
• 第三節(jié) 本文的課題來(lái)源21-22
• 第二章 電磁行波式微流泵的結(jié)構(gòu)與理論分析22-38
• 第一節(jié) 電磁行波微泵的驅(qū)動(dòng)機(jī)理22-29
• 2.1.1 行波模型的理論分析22-26
• 2.1.2 行波式微流泵模型的FLUENT流體仿真分析與討論26-29
• 第二節(jié) 電磁行波微流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-37
• 2.2.1 基于旋轉(zhuǎn)微磁陣列協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)29-32
• 2.2.2 微流泵鋸齒管道的設(shè)計(jì)和理論分析32-37
• 第三節(jié) 本章小結(jié)37-38
• 第三章 電磁行波式微流泵的制備與性能測(cè)試38-62
• 第一節(jié) 微加工技術(shù)38-39
• 第二節(jié) 電磁行波微流泵的加工工藝以及制作方法39-44
• 3.2.1 材料的選擇39-42
• 3.2.2 微流泵襯底和溝道模具的制備42-43
• 3.2.3 PDMS微流管道的制作43-44
• 3.2.4 微流管道的紫外照射表面改性44
• 第三節(jié) 電磁行波微流泵的控制電路設(shè)計(jì)44-54
• 3.3.1 控制微型直流電機(jī)的PWM技術(shù)原理45
• 3.3.2 主控芯片MSP43045-47
• 3.3.3 電源模塊47-48
• 3.3.4 JTAG模塊48-50
• 3.3.5 顯示模塊和按鍵模塊50-53
• 3.3.6 功率放大模塊53-54
• 第四節(jié) 電磁行波微流泵的組裝和性能測(cè)試54-61
• 3.4.1 電磁行波微流泵的組裝54-56
• 3.4.2 電磁行波微流泵的性能測(cè)試56-61
• 第五節(jié) 本章小結(jié)61-62
• 第四章 球形貴金屬納米LSPR理論模型和銀納米粒子的合成62-70
• 第一節(jié) 球形貴金屬納米LSPR的理論模型62-64
• 第二節(jié) 球形銀納米粒子的綠色合成64-69
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料64
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備64-65
• 4.2.3 合成方法65
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論65-69
• 4.2.5 結(jié)論69
• 第三節(jié) 本章小結(jié)69-70
• 第五章 集成化的銀納米LSPR陣列生物光學(xué)傳感芯片的制作70-79
• 第一節(jié) 銀納米粒子在玻璃基片上的自組裝70-73
• 第二節(jié) 銀納米LSPR陣列生物光學(xué)傳感芯片檢測(cè)系統(tǒng)的制作73-75
• 第三節(jié) 生物蛋白分子的檢測(cè)應(yīng)用與驗(yàn)證75-78
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器76
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)方法76-77
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論77-78
• 第四節(jié) 本章小結(jié)78-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 第一節(jié) 研究總結(jié)79-80
• 第二節(jié) 未來(lái)展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-88
• 附錄A88-89
• 附錄B89-90
• 致謝90-91
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷91-92

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本文編號(hào)：427672