用于微流控芯片的落射荧光检测技术研究

摘要

微流控芯片(MicrofluidicChip)技术已经在生化分析领域获得了成功应用，例如DNA序列测定、蛋白质和单细胞的分离检测等。与传统的毛细管电泳相比它具有高效、快速、试样用量少、结果可靠等潜在优势。多年来，微流控芯片检测技术的研究一直是微流控芯片科技研究和应用中的一个重点和难点。 本课题工作主要是从事微流控芯片检测技术的研究，设计了一个可应用于微流控芯片检测的荧光检测装置，并且将该装置用于对罗丹明B和荧光素等荧光染料的检测。实验结果表明：该系统具有一定的灵敏度、较好的线性度和重复性。 论文的研究工作主要包括以下几个方面： 1.根据国内外资料，分析了影响微流控芯片检测系统整体性能的因素，构建了一套落射式微流控芯片荧光检测系统，并且在光路中设计了独特的“光阱”结构。 2.设计和制作了荧光检测数据采集和处理系统，系统通过显微物镜收集微通道中的荧光信号，然后由光电二极管接收并转换成电信号，最后通过采样、处理，实现了数据的采集、传输以及实时显示等功能。 3.进行了实验验证工作：将构建的检测系统用于对荧光染料罗丹明B以及荧光素的检测，达到了一定的检测限以及线性度，并且验证了“光阱”结构能够在一定程度上降低背景噪声。 本论文工作对微流控芯片检测系统的设计、制作做了探索，提出了基于光阱的落射式微流控芯片荧光检测思路，设计和制作了光学、电子学和软件系统，实验证明这项工作对微流控芯片检测技术的研究是有价值的。

目录

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第一章绪论

1.1微流控芯片概述

1.1.1微流控芯片的特点

1.1.2微流控芯片的应用领域及发展现状

1.2微流控芯片检测技术

1.2.1光学检测

1.2.2电化学检测

1.2.3质谱检测

1.2.4微流控芯片检测技术的发展现状

1.2.5结论

1.3本课题的主要研究内容以及意义

第二章光学设计

2.1荧光检测原理

2.1.1荧光的概念

2.1.2产生荧光的物理过程

2.1.3荧光物质的结构特点

2.2检测系统光学系统构成

2.2.1光源的选择

2.2.2滤光、聚焦部分的组成

2.3光具座结构设计

第三章电路系统硬件设计

3.1微弱信号检测

3.2光电接收系统

3.2.1光电二极管放大电路设计

3.2.2光电二极管噪声分析

3.3接口部分设计

3.3.1 MAX191接口设计

第四章系统软件设计

4.1单片机软件设计

4.1.1单片机程序的总体设计

4.2 PC机程序设计

4.2.1 Delphi中MSComm控件

4.2.2 Delphi中Tchart控件

4.2.3程序流程以及功能

第五章实验结果和分析

5.1荧光检测系统对荧光染料进行检测

5.2实验结果及其分析

5.2.1实验结果

5.2.2实验数据分析

5.2.3实验装置性能分析

5.2.4实验装置整体分析

第六章系统优化展望

6.1整体结构的优化调整

6.2光路部分的优化

6.3电路部分的优化

6.4展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢