微纳米技术－－微全分析系统.ppt

《微纳米技术－－微全分析系统.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、内容提要一、BioMEMS的概述二、BioMEMS的研究内容三、微全分析系统（µ-TAS）四、随着生物微传感技术研究的深入以及生物芯片技术的兴起,MEMS技术在生物微传感方面的应用备受关注。二十世纪90年代初,基于微电子机械系统(MEMS)技术与生命科学和分析科学等学科的交叉深入研究,BioMEMS技术以及基于BioMEMS技术的微全分析系统(μ-TAS)得到迅速发展。生物微机电系统(BioMEMS)集微传感器、微驱动器、微流体系统、微光学系统及微机械元件于一体,广泛应用于生物学、医学和生物医学工程等领域,是一个新的交叉研究学科一、概述二、BioMEMS的研究内容生物体外(Invi

2、tro)进行生物医学诊断的微系统生物体外BioMEMS研究是在生物体外进行生物医学诊断和治疗的微系统,研究主要包括生物芯片、生物传感器及相关微流体系统,是一个较广的研究领域,其中最具代表性的是生物芯片技术。在生物体内(Invivo)进行生物医学治疗的微系统生物体内微系统是指在生物体内进行生物医学诊断和治疗的微系统,研究内容主要包括植入治疗微系统、微型给药系统、精密外科工具(Precisionsurgicaltools)、植入微器件、微型人工器官、微型成像器件等。这些微系统中融入了关键的MEMS技术,如微传感器、微驱动器、微泵、微阀、微针等,是一个极具挑战性的研究方向。人造视网膜恢复

3、视力美国南加州大学电机工程学教授阿曼德·R·小坦圭主持的美国能源部和美国国家科学基金会支持的仿生眼项目德国眼科专家艾博哈特·勒恩那博士成功研发出一款“仿生眼”2010.11报导用鲑鱼皮提取胶原制造人造血管日本首次研制成功微针以及微针阵列三、微全分析系统3.1微全分析系统概念3.2-TAS类型3.3典型器件---电泳微芯片1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz首次提出微全分析系统（Miniaturizedtotalchemicalanalysissystem，μ-TAS）的概念和设计微全分析系统的主要构型定位为一般厚度不超过5mm，面积为数平方厘米至十几平方厘米的平板芯片

4、包括微阵列生物芯片和微流控分析芯片三、微全分析系统微全分析系统(MicroTotalAnalysisSystem,μ-TAS)是以分析化学为基础，微加工技术为依托的跨学科领域的一门新技术。其目的是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上，统称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip，LOC)。3.1微全分析系统概念3.2-TAS类型MicrofluidicchipMicroarraymicrofluidicmicroarray主要依托学科分析化学，MEMS生物学，MEMS结构特征微管道网络微探针阵列工作原

5、理微管道中流体控制生物杂交为主使用次数可重复使用一般一次性集成化对象全部化学分析功能高密度杂交反应阵列应用领域全部分析领域DNA等专用生物芯片领域产业化程度初始深度产业化3.3典型器件电泳微芯片microchipelectrophoresis3.3.1几个基本概念引入电泳（electrophoresis）：在直流电场中，带电粒子向带符号相反的电极移动的现象称为电泳。毛细管（capillary）：凡内径很细的管子叫“毛细管”。通常指的是内径等于或小于1毫米的细管，因管径有的细如毛发故称毛细管。毛细管电泳（capillaryelectrophoresis，CE）又称高效毛细管电泳（hi

6、ghperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有不同的迁移速度，迁移速度与哪些因素有关？当带电离子以速度ν在电场中移动时，受到大小相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力：FE=qE阻力：F=fν故：qE=fνq—离子所带的有效电荷；E—电场强度；ν—离子在电场中的迁移速度；f—平动摩擦系数(对于球形离子：f=6πηγ；γ—离子的表观液态动力学半径；η—介质的粘度；)所以，迁移速度：（球形离子）物质离子在电场中差速

7、迁移是电泳分离的基础。淌度μ：单位电场强度下的平均电泳速度。电渗（electroosmosis）是指在电场作用下，毛细管或固相多孔物质内液体沿固体表面移动的现象。3.3.2毛细管电泳相关仪器与工作原理毛细管电泳进样方法1、电动进样也称电迁移进样.方法:将毛细管的进样端插入装有试样溶液的试样管中，试样管中插入电极，与检测端的缓冲液间施加进样电压，并维持一定时间，试样溶液在电泳和电渗流作用下进入毛细管，然后再将试样溶液换成载体缓冲液，电泳即可进行。2、流体动力学进样也称为