低電壓毛細管電泳芯片集成系統(tǒng)研究.pdf

1、毛細管電泳芯片是一種微量分離分析裝置，它具有高效、高速、高通量、低消耗等優(yōu)點，已成為蛋白質(zhì)組學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、藥物篩選等研究的重要手段之一。但是，通常意義上的毛細管電泳芯片系統(tǒng)的進樣和分離過程往往需要高電壓才能完成，且毛細管電泳芯片檢測器的體積往往遠大于芯片本身體積，使整個分析系統(tǒng)微型化面臨諸多困難。為此，本文以低壓、微型化、集成化為目標，開展低電壓毛細管電泳芯片集成系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究工作。
　　 在分析毛細管電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測

2、器結(jié)構(gòu)、檢測原理基礎(chǔ)上，采用VHDL-AMS語言，建立平面四電極非接觸電導(dǎo)檢測器的VHDL-AMS模型，研究了待測溶液介電常數(shù)、絕緣層厚度、檢測電極寬度、微溝道深度以及交流電壓幅度等參數(shù)對非接觸電導(dǎo)檢測器輸出信號頻率響應(yīng)的影響。在此基礎(chǔ)上，對適合芯片電泳信號的檢測方法進行分析，重點探討了正交矢量鎖定放大器以及互相關(guān)-Duffing混沌振子檢測相結(jié)合的檢測方法在電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測中的應(yīng)用。并結(jié)合電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測特點，研究了小波消

3、噪對電泳芯片非接觸電導(dǎo)檢測信號的降噪處理，并基于短時能量差函數(shù)對芯片電泳色譜的提取進行了探討。
　　 研究了ITO微陣列電極、微溝道模具以及PDMS微溝道的制備工藝，并以ITO導(dǎo)電玻璃為基底制備了用于實驗的低電壓毛細管電泳芯片原型樣品。
　　 基于SOPC嵌入式技術(shù)搭建了低電壓毛細管電泳芯片集成系統(tǒng)。結(jié)合低電壓毛細管電泳芯片微陣列電極特點以及陣列電極控制電路，提出了低壓移動控制算法。并基于VHDL語言編制了低電壓毛細管電

4、泳芯片微陣列電極移動控制IP核，通過對8片MAX306多路選擇開關(guān)構(gòu)成的陣列電極控制電路的控制，使芯片微溝道內(nèi)能產(chǎn)生驅(qū)動待測各組分定向遷移的電場；同時，為滿足微陣列電極的驅(qū)動以及檢測器激勵的需要，采用模擬與數(shù)字兩種方法設(shè)計了低電壓毛細管電泳芯片微陣列電極控制、非接觸電導(dǎo)檢測所需的四相位信號源，一是基于MAX038信號發(fā)生器設(shè)計；一是基于DDS技術(shù)設(shè)計；結(jié)合非接觸電導(dǎo)檢測信號特點，設(shè)計了雙差分阻抗/電壓變換電路實現(xiàn)阻抗到電壓轉(zhuǎn)換以及信號放