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《河南农业大学》 2008年
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光学表面等离子共振生物传感器的微通道系统研究及仪器设计

赵向阳  
【摘要】: 表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)生物传感技术是一个涉及光学工程、机械工程、电子工程和生物化学等多学科交叉的技术。由于它具有实时、快速、无需标记及灵敏度高等特点,获得了人们极大关注,被广泛应用于农业生物、食品安全、环境监测、生物医学和药物筛选等领域。然而,目前国际上研制的光学SPR生物分析仪主要是基于实验室使用的大型专业化仪器,使用的环境条件十分苛刻,且价格昂贵,无法得到普遍应用,而国内至今还没有专门针对现场使用的高性价比的光学SPR生物分析仪推出,因此,研究开发一种便携、性价比高的光学SPR生物分析仪器就具有较大理论意义和现实价值。 光学SPR生物分析仪中生物样品微通道系统是关键核心技术之一,其微通道的尺寸设计、制造工艺、加工精度和样品的流动方式直接决定仪器的整体性能。微通道系统由光学SPR生物传感器、流通池和温度等控制系统组成,光学SPR生物传感器与微流通池紧密配合构成微通道,控制系统对流过微通道的样品进行控制,满足了不同样品的分析需要,实现了串联式、并联式和串并联相结合的微通道连接方式,然而目前国外研制的光学SPR生物分析仪微通道系统都是基于大型实验室仪器而研制的,采用了薄膜微流压力阀,结构复杂,加工成本高,无法在便携的光学SPR生物分析仪上应用,所以,要实现仪器的便携化,降低成本,就要对当前微通道系统进行研究,设计适合于便携式光学SPR生物分析仪的微通道系统及仪器,从而使便携式光学SPR生物分析仪得以推广应用。 本论文围绕高性价比的光学SPR生物分析仪微通道系统设计,系统地研究了流速、体积、温度对生物样品分析结果的影响;提出了一种适合便携式光学SPR生物分析仪的光学SPR响应信号处理算法,并采用MATLAB工程软件对其进行了数值模拟计算,同时对比了一阶距法和改进的光学SPR共振位点寻找方法的分析精度;设计了并联式和串并联结合的两种微通道系统;设计了集光学SPR生物传感器、流通池、微通道控制系统和夹具为一体的具有温控的生物传感装置;设计了仪器的光学避光装置和硬件系统,完成了一种基于该微通道系统的便携式光学SPR生物分析仪开发,仪器采用多微处理器系统,使用时无需与PC计算机连接,直接采用触摸液晶显示屏显示实测曲线;论文还分别对乙醇、盐酸克伦特罗和乙肝进行了光学SPR生物分析实验,实验结果表明,仪器的短期背景噪声小于5RU(Response Unit),温控系统的控制精度为±0.01°C,生物样品浓度分析范围为10-10-10-3M。
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:Q819

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵媛媛;一字线型激光器式光学表面等离子共振生物传感器研究[D];河南农业大学;2011年
2 胡枫江;增强型一字线激光器式光学SPR生物传感器构建及实验研究[D];河南农业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 宋大千,赵晓君,陈焕文,牟颖,张寒琦,金钦汉;表面等离子体子共振传感器Ⅱ:实验装置与仪器[J];分析仪器;2001年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 葛晶;使用SPR生物传感器快速检测大肠杆菌的研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘海生;微流动注射和微型生物传感器芯片[D];陕西师范大学;2005年
2 朱睿;用于微流控芯片的落射荧光检测技术研究[D];天津大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 曾雪;徐溢;曹强;郝敦玲;吴永杰;;介电电泳芯片的结构设计与模拟分析进展[J];微纳电子技术;2009年01期
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10 杨大勇;;电动微流体数值模拟研究进展[J];微纳电子技术;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓燕;王沛;焦小瑾;明海;;表面等离子体增强的光学非线性研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
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6 杜艳;梁大开;曾捷;;表面等离子体波传感器波长调制理论研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
7 林炳承;秦建华;;微流控芯片与药物筛选[A];2006年全国生化与生物技术药物学术年会论文集[C];2006年
8 张武军;王贵林;旭日;;基于音圈电机的快速定位系统预测补偿研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
9 田媛;陈艳华;宋大千;毕淑云;高德江;刘霞;张寒琦;;用声光可调滤光片表面等离子体子共振传感器研究头孢克洛与人血清白蛋白的相互作用[A];中国化学会第十三届有机分析与生物分析学术会议论文集[C];2005年
10 应义斌;于海燕;;农产品品质无损检测技术研究进展[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李克生;禽流感H5亚型、结核分支杆菌及弓形虫感染金标快速检测技术研究[D];甘肃农业大学;2009年
2 蒋雪松;用于有机磷农药残留检测的免疫生物传感器的研究[D];浙江大学;2008年
3 刘雅琴;整合素抑制剂RGD环肽的合成、筛选及其生物活性研究[D];浙江大学;2009年
4 程永强;基于微流控芯片和短毛细管的DNA片段快速电泳分离系统的研究[D];浙江大学;2010年
5 李志明;温敏聚N-异丙基丙烯酰胺整体柱操控微流体的研究[D];浙江大学;2010年
6 王修中;化学发光在微流控芯片分析中的应用研究[D];浙江大学;2011年
7 李心;纳米金颗粒在生物光学传感及成像中的一些应用研究[D];浙江大学;2010年
8 席永清;离心式微流控法快速分析环境污染物的研究[D];东华大学;2011年
9 张岩;构建化学和生物传感界面用于环境有机污染物检测新方法研究[D];东华大学;2010年
10 晁侃;微流控系统调控电渗流和热效应数值研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
2 朱建辉;一种植保喷雾系统的设计与研究[D];安徽农业大学;2010年
3 李青;微型PDMS SPR传感器研究[D];长春理工大学;2010年
4 张雅妮;基于粒子群算法模糊控制自动舵的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨伦磊;微尺度相变测试微流控芯片集成设计及应用[D];大连理工大学;2010年
6 张颖;仿生皮纳升高通量进样系统设计及制作[D];大连理工大学;2010年
7 王德佳;面向微纳流控芯片的装配方法及装置[D];大连理工大学;2010年
8 庞中华;微流控芯片注塑成型工艺规范的试验研究与质量预测[D];大连理工大学;2010年
9 丁喜平;用于药物筛选的垂直灌流式多层细胞培养器件[D];大连理工大学;2010年
10 苌占波;咀嚼机器人建模与控制研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋大千,赵晓君,陈焕文,牟颖,张寒琦,金钦汉;表面等离子体子共振传感器Ⅱ:实验装置与仪器[J];分析仪器;2001年01期
2 郝鹏;吴一辉;;基于噪声分析的波长表面等离子体共振分析仪的数据处理[J];光学精密工程;2009年09期
3 朱琳;郑铮;;高精度表面等离子体共振传感中的信号处理方法[J];光学技术;2008年S1期
4 葛晶,殷涌光,王凯;使用SPR生物传感器快速检测大肠杆菌E.Coli 0157∶H7[J];吉林大学学报(工学版);2005年02期
5 胡建东;蒋国良;田瑞华;江敏;;拉锥光纤表面等离子共振氢敏感分析[J];河南农业大学学报;2006年03期
6 胡敬芳;罗富坤;蒋国良;李振峰;胡建东;赵向阳;赵媛媛;江敏;;便携式光学表面等离子共振生物传感系统设计及试验[J];河南农业大学学报;2008年04期
7 赵媛媛;蒋国良;高献坤;胡建东;胡敬芳;张润娜;汪兴莉;;改进的光学表面等离子共振角度光谱分析方法[J];河南农业大学学报;2009年05期
8 胡枫江;姬少龙;赵媛媛;闫万峰;江敏;胡建东;;一字线型激光器式光学生物传感器的设计与试验[J];河南农业大学学报;2010年06期
9 赵媛媛;肖龙;朱莺;胡建东;江敏;胡枫江;魏文松;李会芹;;非扫描式光学SPR生物传感器的数据分析[J];河南农业大学学报;2011年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 蔡浩原;一种新型表面等离子体谐振(SPR)生化分析系统的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
2 葛晶;使用SPR生物传感器快速检测大肠杆菌的研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 杨波;基于蛋白质分子相互作用分析的SPR生物传感器的研究[D];华中科技大学;2004年
2 袁克皋;表面等离子共振检测技术及其传感器实验装置研究[D];浙江大学;2006年
3 朱彩莲;光纤SPR检测系统及其数据处理[D];东南大学;2005年
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5 胡敬芳;基于Lab VIEW光学生物传感器数据采集与分析系统研究[D];河南农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 郭剑明;王国民;徐志兵;朱延军;胡晓轶;杨渊峰;刘宇军;徐凯;林文耀;;标准通道与微通道经皮肾镜取石术比较[A];第十五届全国泌尿外科学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 程亮;微通道,有木有?[N];人才市场报;2011年
2 本报记者 陈杰;空调将进入微通道时代[N];科技日报;2008年
3 张亮;美海军成功为未来武器研制微型散热器[N];科技日报;2005年
4 王磊;三花-丹佛斯落户杭州[N];中国现代企业报;2007年
5 通讯员 陈门雪 记者 刘晓军;高平均功率DPL技术获重要突破[N];科技日报;2005年
6 新华;加拿大科学家成功研发出“芯片实验室”[N];医药经济报;2005年
7 全军生物芯片技术重点实验室 陈忠斌 王升启;生物芯片面面观[N];科技日报;2001年
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9 陈文罗斌彭易;构建和谐 民心“大合唱”[N];四川日报;2008年
10 袁琦 崔彦玲;常州建行去年发放“绿色信贷”59亿元[N];常州日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 范晓光;微通道内蒸汽及混合蒸气冷凝流动与传热[D];大连理工大学;2012年
4 付涛涛;微通道内气液两相流及气泡行为研究[D];天津大学;2010年
5 金庆辉;微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
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7 吴信宇;磁动力微流控芯片内磁珠动力学行为及其强化混合与分离机理研究[D];上海交通大学;2012年
8 王艳;基于MEMS加工工艺的复杂结构微通道散热器研究[D];上海交通大学;2009年
9 苏宏久;微通道内溶液吸收H_2S传质特性的研究[D];大连理工大学;2010年
10 陈继锋;微通道电泳芯片及其检测系统的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高晓玉;微通道光生物制氢反应器内微生物生长及传输特性[D];重庆大学;2010年
2 李萌萌;微通道气体流动的分子动力学模拟[D];西安电子科技大学;2005年
3 徐安怀;高功率半导体激光器微通道热沉研究[D];长春光学精密机械学院;2001年
4 李铁;微通道电泳芯片和DNA芯片系统中的信号处理与分析[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
5 李金;实用化硅微通道红细胞变形性测量系统及流路测控技术研究[D];重庆大学;2004年
6 马晓东;十字交叉沟通微通道芯片的微液滴生成研究[D];重庆大学;2010年
7 王迎昆;高密度组装微通道对流换热实验研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 彭长屏;激光加工石英微通道技术的研究[D];贵州大学;2007年
9 王勋;微通道冷凝换热实验研究[D];上海交通大学;2009年
10 唐裕霞;大功率半导体激光器列阵散热技术的研究[D];长春理工大学;2004年
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