基于MEMS技术的离子图象和细胞传感器的研究

《基于MEMS技术的离子图象和细胞传感器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文基于MEMS技术的离子图象和细胞传感器的研究姓名：贺慧琦申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：王平2003.6.1浙江大学硕士学位论文摘要r基于MEMS技术的生化传感器，是目前传感器发展的趋势，它有着集成度高，灵敏度＼?。高，进样量少和成本低等特点矿本文研究了两种与微加工工艺相结合的微传感器阵列——用于液态成分分析的离子图象微传感器阵列和用于检测细胞生理活动的场效应管细胞传感器。／离子图象微传感器阵列可对pH=1．12的溶液样本和包括cu2+，Fe2+，Fe3+，ca2+，zn2+，Mf+L在内的6种金属离子实现定性、定量的测量。该传感器阵列是一种将传统滴定方法与

2、微加工技术相结合的新的尝试，采用了阵列设计的思想，消除了分离传感器选择性不高、交叉敏感的缺点，大大提高了传感器的灵敏度和检测下限。实验中我们采用传统的湿法腐蚀工艺在P型硅基底上制备出微井和微通道，将吸附了对pH和金属离子敏感的染料和荧光物质的微球做为化学传感器放入微井中，并记录下指示剂遇到特定离子时发生的颜色变化，可以一次性检测多个指标。此外，本文还采用三种多变量数据分析方法来处理从微球中获取的原始数据并预测结果。研究成果表明采用主元分析(PCA)可成功的将六种金属离子实现聚类，偏最小二乘法(PLS)和神经网络(ANN)都可以定量计算pH值，且PLS比ANN迭代次数少、精度高。，L，为了实现

3、微传感器的自动进样，我们设计了一种微泵，将进样系统和反应腔体相结合，采用有限元分析软件ANSYS对微传感器的动力学特性进行进行了静力场、动力场和流体场的综合分析，模拟了这些微结构器件的工作状况，优化了该传感器的设计。，，基于场效应管阵列的细胞传感器是一种无损测量细胞动作电位的器件，可以定位到单个、?的细胞，实现实时检测外界电刺激和药物作用下的膜电位的改变4皋文采用传统IC工艺方，法设计并制备了场效应管阵列，用化学方法(涂附多聚鸟氨酸和层粘素)处理硅片引导心肌细胞的生长，并测试细胞在兴奋剂和抑制荆作用下的动作电位的变化。通过进一步的研究可以将离子图象传感器阵列与场效应管细胞传感器相结合，从而确

4、定引起膜电位变化的具体离子种类，了解外界电刺激和药物作用下细胞膜电位和离子流的关系，进而明确药物对于离子通道的作用机理。关键词：生物微机械电子系统；微传感器阵列；离子图象传感器；细胞传感器IV浙江大学硕士学位论文AbstractThebiochemicalsensorbasedonMEMStechnologyisdevelopingquicklynowadays．Ithastheadvantagesofhigherintegration,highersensitivity,lesssamplevolumeandlowercost．Inthispaper’tWOmicrosensorarray

5、sarestudied一一theionimagesensorarrayusedforliquidcomponentsanalysis，andtheFieldEffectTransistor(FEDarrayusedfordetectingtheactivepotential(AP)oflivingcell．TheionimagemicrosensorsarraycandetectthepHvaluerangingfrom1to12and6kindsofmetalions，includingCu2十，Fe2’，Fe”，Ca2+，Zn2+andMg”qualitativelyandquantit

6、atively．Itcombinesthetraditionaltitrationmethodwithmicrofabcricationtechnology．Alsotlleideaof‘'array”isadopted．whichCanreducethedisadvantageofCROSS-sensitivitycausedbythediscreteselectivesensorandhastheadvantagesofsignificantlylowerdetectionlimit．Intheexperiments，Wefabricatethemicrowellsandmicrocha

7、rmelsonaPtypesiliconwaferwithwetetchingtechnologyanddepositethemicrobeadswithpHandmetalindicatorsabsorbedonthesurfaceoftheminthemicrowells．Theimageinformationunderdifferentsolutionsamplesisrecordedincompute