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环境污染物的高效检测是分析领域关注的焦点,微全分析系统(μTAS)为现代环境监测提供了良好的技术平台和新的技术途径。本文综述了近年来μTAS在小分子环境样品检测和分析方面的研究进展,重点针对有机磷类、含硝基化合物、酚类、氨基甲酸酯类、芳香胺等有机污染物,各类阴离子和金属阳离子等无机污染物,氮氧化物、二氧化硫、硫化氢、甲醛和氨等气体污染物,探讨和综述了微流控芯片分析技术对其进行快速高效分离检测的相关研究现状和技术进展,进而指出了μTAS目前用于环境样品分析时存在的问题,展望了μTAS在环境污染物样品检测和分析方面的发展趋势。

关键词：微全分析系统微流控芯片环境污染物高效监测

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集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统

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分析化学 2014年第10期42卷 1393-1399页

作者：赵树弥朱灵朱灿灿李阳王华东张龙堵棣威邓国庆王安刘勇中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心

集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统将核酸提取、PCR扩增与实时荧光检测进行整合,在同一块微流控芯片上实现了核酸分析过程的全自动和全封闭,具有试剂用量少、分析速度快、操作简便等优点。本研究采用微机械加工技术制作集成核酸提... 详细信息

集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统将核酸提取、PCR扩增与实时荧光检测进行整合,在同一块微流控芯片上实现了核酸分析过程的全自动和全封闭,具有试剂用量少、分析速度快、操作简便等优点。本研究采用微机械加工技术制作集成核酸提取微流控芯片的阳极模,使用组合模具法和注塑法制作具有3D通道的PDMS基片,与玻璃基底通过等离子体键合封装成集成核酸提取芯片。构建了由微流体速度可调节（0;0 mL/min）的驱动控制装置、温控精度可达0.1℃的TEC温控平台、CCD检测功能模块等组成的微全分析系统。以人类血液裂解液为样品,采用硅胶膜进行芯片上核酸提取。系统根据设置好的时序自动执行,以2 mL/min的流体驱动速度完成20μL裂解液上样、清洗;以1 mL/min的流体驱动速度完成DNA洗脱,抽取PCR试剂与之混合注入到反应腔。提取的基因组DNA以链上内参基因GAPDH为检测对象,并以传统手工提取为对照,在该系统平台上进行PCR扩增和熔解曲线分析实验。片上PCR扩增结果显示,扩增曲线明显,Ct值分别为25.3和26.9。扩增产物进行熔解曲线分析得到的熔解温度一致,均为89.9℃。结果表明,此系统能够自动化、全封闭的在微流控芯片上完成核酸提取、PCR扩增与实时定量分析。

关键词：核酸提取微全分析系统实时荧光PCR 微流控芯片

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微全分析系统中微传递成模软光刻技术研究

微全分析系统中微传递成模软光刻技术研究

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作者：陈默重庆大学

学位级别：硕士

微全分析系统是分析仪器发展的重要方向与前沿。它将试验样品的制备、生化反应和结果检测三个步骤集成在单一器件上,能执行特定的分析功能。近年来,光印制技术、微加工技术、计算机辅助设计(CAD)的不断发展,使得加工微芯片上精细结构变... 详细信息

微全分析系统是分析仪器发展的重要方向与前沿。它将试验样品的制备、生化反应和结果检测三个步骤集成在单一器件上,能执行特定的分析功能。近年来,光印制技术、微加工技术、计算机辅助设计(CAD)的不断发展,使得加工微芯片上精细结构变得比较简单,同时加工费用又相对低廉,这使得微全分析系统的大规模的商业化成为可能。虽然微全分析系统具有种种优点,但要达到真正的实用化目的它还必须克服许多技术上的困难,最为具体的便是要提出系统的加工与集成的一整套现实可行的方法。作为一种新型的微图形复制技术,软光刻技术用弹性模替代传统光刻技术中使用的硬模来产生微形状和微结构。和传统的光刻技术相比,软光刻有许多技术方面的优势,主要有:能制造复杂的三维结构,甚至能在不规则曲面上应用;能够应用于多种不同材料和化学表面之上;能突破光刻技术100nm的限制,实现更为精细的微加工等等。目前,软光刻技术已经广泛应用于光学、生物技术、微电子、传感器以及微全分析系统的加工诸领域,取得了一定的进展。本论文讨论的重点便是将软光刻技术引入到微全分析系统的加工之中。为此,本论文较为系统地介绍了软光刻技术的基本理论与关键技术,尤其是进行加工的基础材料聚二甲基硅氧烷(PDMS),深入地探讨了软光刻技术在微全分析系统中的应用情况和可行性,并给出了通用的技术方案。然后,结合本实验室长期以来致力研究的红细胞变形性的测量的微全分析系统,我们选取了软光刻技术中的微传递成模(μTM)技术对该系统的核心部分——硅微通道芯片进行了加工复制。通过研究,本论文建立了μTM技术的完整工艺,包括用PDMS复制硅微通道结构和使用μTM技术在玻璃基底上构造微通道两个大的步骤,以及具体加工过程中的注意事项;根据决定加工质量的主要因素,给出了获得高质量加工的温度和气压约束条件;最后,我们应用Coventorware软件对基于硅和基于聚合材料(PU)的微通道进行比较,得出了基于聚合物材料(PU)的微通道在流体方面的性能至少不差于硅基微通道的结论。

关键词：微全分析系统软光刻微传递成模聚二甲基硅氧烷

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微全分析系统中共焦激光诱导荧光检测器的研制

微全分析系统中共焦激光诱导荧光检测器的研制

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作者：梁宁清华大学

学位级别：硕士

微全分析系统（μTAS）是指将包括采样后的预处理、进样、分离、分析检测等复杂耗时的分析过程微型化、集成化后构成的分析系统。微全分析系统已越来越被人们所重视，并以很快的速度朝着“个人化”，“家用化”的方向发展。但检测器性... 详细信息

微全分析系统（μTAS）是指将包括采样后的预处理、进样、分离、分析检测等复杂耗时的分析过程微型化、集成化后构成的分析系统。微全分析系统已越来越被人们所重视，并以很快的速度朝着“个人化”，“家用化”的方向发展。但检测器性能的不足严重制约着系统的发展速度，成为微全分析系统发展中的瓶颈。本课题以高灵敏度，低成本，性能稳定，操作简便为目标，设计并搭建了一种应用于微流控芯片检测的635nm共焦激光诱导荧光检测器。该检测器采用635nm半导体激光器作为光源，通过共焦光路收集荧光信号，经高性能的滤光片滤光，由光电倍增管进行光电转换，再由A/D卡将信号输入到计算机中。整个系统固定在光学调整架上，通过精密三维平移台上对芯片的位置进行调整。以Cy5染料为样品，在自制的玻璃芯片上进行检测，得到的浓度检出限为 10－9mol/L，绝对检出限为6×10－20mol，即数万个Cy5分子。该灵敏度在国内已处于领先地位。实验部分中，该检测器被用于去甲肾上腺素和多巴胺在微流控芯片上的分离检测，并得到了较高的灵敏度和较好的分离。证明该检测器具有较好的实用性。该检测器结构精简，灵敏度高，性能稳定，使用方便，调整灵活，成本低，较好的达到了设计的要求，期望能将其尽快推入商业化运作。最后介绍了一种模拟生物环境的生物细胞增殖反应器的设计和搭建过程，该反应器可应用于药物筛选。通过实验验证，该仪器较好地模拟了生物环境，有助于改善中药筛选中的伪结果。并且由于自动控制的引入，大大简化了操作程序。

关键词：微流控芯片激光诱导荧光微全分析系统共焦 635nm

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微全分析系统中的化学发光检测系统

微全分析系统中的化学发光检测系统

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作者：任明远哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微型全分析系统在短短的十余年内,己经发展成为分析领域的重要前沿。毛细管电泳芯片作为微全分析系统的一个重要分支,因其分离效率高、分离速度快、样品消耗少、装置简单及操作成本低等优点,迅速发展成为一种强有力的分离分析技术。由... 详细信息

微型全分析系统在短短的十余年内,己经发展成为分析领域的重要前沿。毛细管电泳芯片作为微全分析系统的一个重要分支,因其分离效率高、分离速度快、样品消耗少、装置简单及操作成本低等优点,迅速发展成为一种强有力的分离分析技术。由于电泳芯片采用极小的样品体积和极细的毛细管内径,使得研究电泳芯片的高灵敏检测技术成为电泳芯片发展的重要课题。化学发光检测是电泳芯片最灵敏的检测手段之一。由于该方法无需激发光源,且光学系统简单、信号背景低、检测灵敏度高,因而电泳芯片和化学发光的联用技术能同时满足分析的选择性和灵敏度的要求,并可用于复杂样品中微量组分的分离和测定。本文在回顾前人的基础上,依据毛细管电泳芯片的工作原理,采取聚甲基丙烯酸甲酯为材料制作电泳芯片;在“十字”沟道的基础上改进化学发光检测芯片结构;研制出电泳芯片样品;利用光电二极管作为光电检测器搭建了化学发光检测系统,对整体电路进行噪声分析;通过屏蔽和接地对电路进行噪声抑制,输入电流灵敏度为10pA,输出电压基线为2mV。成功的检测出水溶液中的铜离子含量,检测限为10-9mol,在0.5×10-7mol到1×10-9mol之间发光强度同硫酸铜溶液浓度呈线性分布。验证了整体系统设计的合理性和可行性,并为下一步研究工作奠定了基础。

关键词：微全分析系统电泳芯片化学发光检测金属离子

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