以"集成生化分离分析芯片系统"为具体研究对象,首次提出生化分离分析芯片系统低电压分离的运动梯度场理论及控制方法,以及芯片系统进样与分离微管道网络、低电压控制电路、高灵敏度光电探测器和非接触高频电导为检测器的双通道检测系统等一体化三维集成的新思想和新方法。研究分析仪器芯片系统集成的设计、理论建模及计算机模拟等基础理论和关键技术;研究多传感器系统、三维微结构和IC电路等一体化三维集成的SOC技术的基础理论、设计方法和关键工艺。该芯片系统可将原来数千伏分离电压降低到十伏左右,且具有高灵敏双通道检测等功能,省去了烦琐的衍生化过程,提高了分离效率等优点。它不仅能满足生物化学、医药食品、环境监测、现代野战等领域的需求,而且可以与质谱仪、原子光谱仪等分析仪器联用,使更多的科学分析仪器更新换代。将在SOC技术和生化分析芯片系统研究领域获得重大突破。具有十分重大的科学技术意义和广泛的应用前景。
本项目以一种新型的"集成生化分离分析芯片系统"为具体研究对象,重点研究基于SOC技术的低电压电泳分离分析芯片系统的运动梯度场理论及控制方法,提出在低电压电泳芯片微通道的侧壁布置阵列电极,可有效降低电泳分离过程所需要的分离电压,避免使用高压电源不安全和体积庞大的缺点;采用SOC、微电子、MEMS和信息处理等技术,研究微流控芯片分析系统的微管道网络、电极阵列、低电压控制电路、高灵敏度双通道检测系统和信息处理系统的一体化三维集成的相关理论、设计方法和关键加工技术,为芯片电泳分离分析系统朝集成化和便携化方向发展点奠定了相关的理论和技术基础;研究获得了的以低电压电泳芯片为核心的具有分离和检测功能的全集成微流控芯片生化分析系统。该全集成芯片生化分离分析系统,可将原来数千伏分离电压降低到40-80伏左右,在SOC技术和生化分析芯片系统研究领域取得重要突破,在生物化学、医药食品、环境监测等领域所需的微型化检测装置具有重要的潜在应用价值,具有十分重大的科学技术意义和广泛的应用前景。