文档介绍：基于MEMS微悬臂梁固相阵列及悬浮微块阵列免疫芯片的研究一级学科:电子科学与技术学科专业:微电子学与固体电子学研究生:高鹏指导教师:姚素英教授天津大学电子信息工程学院学院二零零八年二月摘要基于微悬臂梁固相阵列生物芯片,由于其具有较高的检测精度,已经成为探测生化分子的有效工具。微悬臂梁把对生化分子的分子识别转化为纳米机械运动,而这种运动一般可以通过光学或者压阻识别系统反应出来。基于微悬臂梁式的固相阵列生物芯片是将微纳米技术和生物技术相结合的一个典范。悬浮阵列芯片,结合了微流体芯片技术,可实现多元化、高通量、单因子分别定量的快速检测,具有高效、快速、敏感、特异、低成本等特点。本论文在天津市自然科学基金重点项目“可复用型免疫传感器集成微系统的研究"资助下研究一种可复用硅压阻悬臂梁固相阵列免疫集成芯片,实现微悬臂梁固相阵列免疫芯片梁的可复用性,突破直接在梁表面做免疫反应使梁不可复用的模式;和在“天津大学ASIC设计中心与国家纳米技术与工程研究院关于开展用于生化检测的悬浮编码微块的研究”项目背景下制备悬浮微块阵列免疫芯片,主要创新性工作如下: 本文应用了具有磁性和抗体双重靶向功能的聚***丙烯酸环氧丙酯(PGMA) 微球,利用其适于在微通道内进行可控式固相阵列检测,解决了传统微悬臂梁固相阵列免疫芯片的生物探针梁上固定、抗梁上非特异性吸附等生化反应都在微悬臂梁阵列所在的微通道内进行。本文创新性的对u型微悬臂梁的结构进行了优化设计,结合经典力学的悬臂梁静态应力分布及考虑1/f噪声、白噪声,·推导出了U型悬臂梁结构优化所需的固相阵列免疫芯片灵敏度、最小感应力,建立了仿真数学模型。同时,应用ANSYS、 matlab、Femlab等有限元分析软件,设计仿真出悬臂梁上微电感线圈的微电磁场分布规律,满足当加电压时,PGMA磁微球探针群被吸附在悬臂梁表面,去电压时, 磁微球探针群从梁上解析的效果。本文采用微电子工业中的微细加工技术制备了悬浮微块阵列芯片,通过光刻、电子束蒸发等工艺,在微块表面刻蚀出微通孔标记的数字符号,实现了微块的生物探针编码。设计以硒化镉纳米量子点标记的编码微块,借助荧光显微镜可以很清晰、直观的观察到微块表面微通孔标记的数字符号,达到对微金属块的生物探针解码。本文设计了基于微流体芯片、CMOS图像传感器组成的悬浮微块阵列芯片荧光信号读出微系统,满足生化免疫检测的微型化、便携化、自动化与直观化。关键词: 微电子机械系统; 微悬臂梁; 固相阵列; 微块;悬浮阵列; 免疫芯片 ABSTRACT Solid array biochip based onmicroeantilevers have e apromising toolfor directlydetecting biomolecular interactions with translatemolecularrecognition ofbiomolecules intonano-mechanical motion monly read outby all optical or piezoresistive read-out detector array biochip based on microcantilevers are agood example ofhow nanotechnology and biotechnology Can go array bining with microfluidic technology,recently hasproven tobehi【gheffect,hi曲speed,hi曲 sensitivity,hi曲speciality,low cost,carl realize the multiplexed bioassay, ultra-high·throughputbioassay,norequirement for asophisticated spotting deviceinthespeed bioassay. Thispaper issupported by theNatural Sciences Keystone Foundation ofTianjin ‘'Theinvestigation ofthe reusable immunosensor integrated mierosystem'’(No. 07JCZDJC 0400).The research purpose isthatthe reusable silicon-piezoresistive solidarray immunoc