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《微納米技術(shù)－－微全分析系統(tǒng).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、內(nèi)容提要一、BioMEMS的概述二、BioMEMS的研究內(nèi)容三、微全分析系統(tǒng)（μ-TAS）四、隨著生物微傳感技術(shù)研究的深入以及生物芯片技術(shù)的興起,MEMS技術(shù)在生物微傳感方面的應(yīng)用備受關(guān)注。二十世紀(jì)90年代初,基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)與生命科學(xué)和分析科學(xué)等學(xué)科的交叉深入研究,BioMEMS技術(shù)以及基于BioMEMS技術(shù)的微全分析系統(tǒng)(μ-TAS)得到迅速發(fā)展。生物微機電系統(tǒng)(BioMEMS)集微傳感器、微驅(qū)動器、微流體系統(tǒng)、微光學(xué)系統(tǒng)及微機械元件于一體,廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域,是一個新的交叉研究學(xué)科一、概述二、BioMEMS的研究內(nèi)容生物體外(Invi
2、tro)進行生物醫(yī)學(xué)診斷的微系統(tǒng)生物體外BioMEMS研究是在生物體外進行生物醫(yī)學(xué)診斷和治療的微系統(tǒng),研究主要包括生物芯片、生物傳感器及相關(guān)微流體系統(tǒng),是一個較廣的研究領(lǐng)域,其中最具代表性的是生物芯片技術(shù)。在生物體內(nèi)(Invivo)進行生物醫(yī)學(xué)治療的微系統(tǒng)生物體內(nèi)微系統(tǒng)是指在生物體內(nèi)進行生物醫(yī)學(xué)診斷和治療的微系統(tǒng),研究內(nèi)容主要包括植入治療微系統(tǒng)、微型給藥系統(tǒng)、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。這些微系統(tǒng)中融入了關(guān)鍵的MEMS技術(shù),如微傳感器、微驅(qū)動器、微泵、微閥、微針等,是一個極具挑戰(zhàn)性的研究方向。人造視網(wǎng)膜恢復(fù)
3、視力美國南加州大學(xué)電機工程學(xué)教授阿曼德·R·小坦圭主持的美國能源部和美國國家科學(xué)基金會支持的仿生眼項目德國眼科專家艾博哈特·勒恩那博士成功研發(fā)出一款“仿生眼”2010.11報導(dǎo)用鮭魚皮提取膠原制造人造血管日本首次研制成功微針以及微針陣列三、微全分析系統(tǒng)3.1微全分析系統(tǒng)概念3.2?-TAS類型3.3典型器件---電泳微芯片1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz首次提出微全分析系統(tǒng)（Miniaturizedtotalchemicalanalysissystem，μ-TAS）的概念和設(shè)計微全分析系統(tǒng)的主要構(gòu)型定位為一般厚度不超過5mm，面積為數(shù)平方厘米至十幾平方厘米的平板芯片
4、包括微陣列生物芯片和微流控分析芯片三、微全分析系統(tǒng)微全分析系統(tǒng)(MicroTotalAnalysisSystem,μ-TAS)是以分析化學(xué)為基礎(chǔ)，微加工技術(shù)為依托的跨學(xué)科領(lǐng)域的一門新技術(shù)。其目的是通過化學(xué)分析設(shè)備的微型化與集成化，最大限度地把分析實驗室的功能轉(zhuǎn)移到便攜的分析設(shè)備中，甚至集成到方寸大小的芯片上，統(tǒng)稱為“芯片實驗室”(lab-on-a-chip，LOC)。3.1微全分析系統(tǒng)概念3.2?-TAS類型MicrofluidicchipMicroarraymicrofluidicmicroarray主要依托學(xué)科分析化學(xué)，MEMS生物學(xué)，MEMS結(jié)構(gòu)特征微管道網(wǎng)絡(luò)微探針陣列工作原
5、理微管道中流體控制生物雜交為主使用次數(shù)可重復(fù)使用一般一次性集成化對象全部化學(xué)分析功能高密度雜交反應(yīng)陣列應(yīng)用領(lǐng)域全部分析領(lǐng)域DNA等專用生物芯片領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化程度初始深度產(chǎn)業(yè)化3.3典型器件電泳微芯片microchipelectrophoresis3.3.1幾個基本概念引入電泳（electrophoresis）：在直流電場中，帶電粒子向帶符號相反的電極移動的現(xiàn)象稱為電泳。毛細(xì)管（capillary）：凡內(nèi)徑很細(xì)的管子叫“毛細(xì)管”。通常指的是內(nèi)徑等于或小于1毫米的細(xì)管，因管徑有的細(xì)如毛發(fā)故稱毛細(xì)管。毛細(xì)管電泳（capillaryelectrophoresis，CE）又稱高效毛細(xì)管電泳（hi
6、ghperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE），是一類以毛細(xì)管為分離通道、以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分離技術(shù)。電泳是指帶電離子在電場中的定向移動，不同離子具有不同的遷移速度，遷移速度與哪些因素有關(guān)？當(dāng)帶電離子以速度ν在電場中移動時，受到大小相等、方向相反的電場推動力和平動摩擦阻力的作用。電場力：FE=qE阻力：F=fν故：qE=fνq—離子所帶的有效電荷；E—電場強度；ν—離子在電場中的遷移速度；f—平動摩擦系數(shù)(對于球形離子：f=6πηγ；γ—離子的表觀液態(tài)動力學(xué)半徑；η—介質(zhì)的粘度；)所以，遷移速度：（球形離子）物質(zhì)離子在電場中差速
7、遷移是電泳分離的基礎(chǔ)。淌度μ：單位電場強度下的平均電泳速度。電滲（electroosmosis）是指在電場作用下，毛細(xì)管或固相多孔物質(zhì)內(nèi)液體沿固體表面移動的現(xiàn)象。3.3.2毛細(xì)管電泳相關(guān)儀器與工作原理毛細(xì)管電泳進樣方法1、電動進樣也稱電遷移進樣.方法:將毛細(xì)管的進樣端插入裝有試樣溶液的試樣管中，試樣管中插入電極，與檢測端的緩沖液間施加進樣電壓，并維持一定時間，試樣溶液在電泳和電滲流作用下進入毛細(xì)管，然后再將試樣溶液換成載體緩沖液，電泳即可進行。2、流體動力學(xué)進樣也稱為
