微梁陣列生化傳感器設計及應用.pdf

1、微梁生化傳感技術(shù)是在微機電系統(tǒng)和原子力顯微鏡基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新興傳感技術(shù)，具有檢測靈敏度高、無需標記、能實時原位再現(xiàn)生化反應信息等優(yōu)點。其檢測原理是當微梁單側(cè)表面上有生化反應發(fā)生時，分子間的相互作用會導致微梁表面應力改變而使微梁產(chǎn)生彎曲，利用光杠桿方法檢測出此變形即可得到該生化反應過程信息。
　　 本文針對微梁生化傳感系統(tǒng)中溫度漂移、溶液折射率改變等對檢測信號影響的消除，以及高通量檢測的實現(xiàn)，對已有單微梁生化傳感系統(tǒng)進行了系

2、列改進設計，并對陣列式微梁傳感技術(shù)進行了深入研究，提出了多種實現(xiàn)微梁陣列信號檢測的可行性方案。在經(jīng)過初步的實驗測試驗證后，設計制作了一套能穩(wěn)定、可靠用在實際生化檢測實驗中的微梁陣列生化傳感系統(tǒng)。同時，從雙材料微梁對環(huán)境溫度變化敏感的角度出發(fā)，研制了一種高靈敏度的微梁溫度傳感器。具體內(nèi)容如下：
　　 對實驗中使用的兩種不同檢測原理的光電位置敏感探測器性能進行了分析比較，并討論了激光束光斑形狀及大小、雜散光等對系統(tǒng)檢測靈敏度的影響。

3、同時改進了系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)，利用擋光片消去雜散光，有效提高了系統(tǒng)的檢測靈敏度。
　　 對生化反應池結(jié)構(gòu)進行了改進設計，減小了池子容積，并能有效排除腔內(nèi)氣泡。同時，新的套合式結(jié)構(gòu)設計使安放微梁的內(nèi)部凸臺處于開放環(huán)境中，在微梁固定時調(diào)節(jié)更方便，且不易損壞。
　　 針對雙材料微梁對溫度變化敏感的特性，成功研制了一種高靈敏度的微梁溫度傳感器，具有良好的線性和測量重復性。利用長200μm、寬40μm、氮化硅厚0.6μm、鍍金層厚0.0

4、6μm的商業(yè)微梁作為感溫元件，其溫度分辨率達到0.02℃，若進一步對微梁參數(shù)進行優(yōu)化，其溫度分辨力可達10-4℃。
　　 提出了6種實現(xiàn)微梁陣列傳感檢測的可行性方案，并進行了初步的實驗嘗試：
　　 (1)利用擴束面光源照射微梁陣列，再利用CCD接收經(jīng)微梁陣列反射后的光斑進行成像檢測；
　　 (2)利用多個激光器時序照射微梁陣列進行檢測；
　　 (3)采用發(fā)光效率高、體積重量小、價格低廉的光纖陣列來代替激光

5、器陣列對微梁陣列進行時序照射檢測；
　　 (4)基于聲光調(diào)制原理，通過控制聲波頻率信號來驅(qū)使單激光束掃描微梁陣列進行信號檢測；
　　 (5)利用數(shù)字微鏡器件作為光開關(guān)，選擇性反射光源到微梁陣列上，對其進行時序照射檢測；
　　 (6)基于壓電掃描原理，通過控制輸入壓電陶瓷管的電壓信號來驅(qū)使單激光束掃描微梁陣列進行信號檢測。
　　 研制了能將不同生化分子分別修飾到微梁陣列各梁上的毛細管陣列套合修飾裝置。同時對