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电泳微芯片技术作为微流控芯片中重要的组成部分之一,在近二十年来的发展过程中,经历了材料选取、工艺实现、功能完善以及分析仪器系统的集成化、微型化和便携化等几个发展阶段。本文基于毛细管电渗流基本理论,以光学探测方法,针对电泳微芯片现有技术中存在的芯片制作工艺复杂、注液清洗过程繁复以及光学测试方法中微米量级光程影响检测灵敏度等问题进行研究。电渗性能作为衡量电泳微芯片性能的指标之一,其大小直接影响分离情况和分析结果的精密度和准确度。以电场中稀溶液流动的Navier-Stokes方程为基础,借鉴低雷诺数流理论忽略斯托克斯方程中的惯性力项,建立电渗驱动方程模型。利用有限差分法和多步打靶法分别求解PMMA基材电泳微沟道内电渗流形、电场和微流体流速的关系。计算结果表明PMMA基电泳芯片电渗流形为扁平塞状流,流体流速与电场强度保持线性关系,μeo=2.3×10-4cm2/Vs。设计电流监测法电渗流测速实验,以硼砂为缓冲溶液,PMMA基电泳微芯片测试的电渗迁移率为μeo=3.02×10-4cm2/Vs。利用XPS谱进行加工表面成分和价态分析,表明铣削方式加工制作的PMMA电泳微芯片微沟道表面存在不饱和价键结构,导致定域电荷面密度较大,而造成电渗强度较大。以毛细管电渗理论为基础,进行电泳微芯片设计、制作以及实验过程研究。以CFDRC软件进行微沟道构型、几何尺寸以及电场施加策略等优化设计,将微沟道设计为宽度大于50μm,可施加场强200V/cm~250V/cm。针对PDMS和PMMA材料分别进行芯片加工实现,提出二次模板法加工PDMS微器件以及氨水浸泡法实现PDMS芯片不可逆键合法,解决了PDMS芯片加工过程中的脱模问题和键合问题;采用超精密数控铣削加工模式进行PMMA电泳微芯片加工,实现加工即成形目的。设计加工PMMA基压电驱动平面无阀微泵,最大流量可达350μl/min,在1min内完成沟道清洗次数最高可达487次,可完成电泳微芯片微沟道内溶液的灌注、清洗以及进样功能。PMMA微泵设计工艺与制作电泳微芯片工艺兼容,一体化的设计加工模式提高了芯片的可使用性。搭建了以TW30SX光敏二极管为光电转换器件的紫外-可见吸收检测系统,可检测10-11A数量级的光电流;总延迟时间在150~250ms之间;输出噪声±5mV。总重量2kg左右,体积为280×200×150mm3。以该系统测试单层PMMA芯片对紫外光源的吸收率为0.035,键合后芯片对光强的衰减为16.87%。同时针对无机阴离子(Cl-和SO42-)的电泳实验,以间接紫外吸收检测方式,设计背景缓冲溶液为10mmol/L Na2CrO4+0.5mmol/LCTAB的混合液,其电渗性能测试结果表明在此浓度溶液组合下,电渗流方向成功实现反转,反向电渗迁移率为μeo=9.15×10-4cm2/Vs,可满足无机阴离子毛细管电泳实验测试需求。最后利用电迁移进样方式在单一微沟道布局芯片上,实现无机阴离子Cl-和SO42-电泳间接紫外吸收检测,单峰重复性实验结果效果良好,双峰可初步实现基线分离,检测限可达10-9mol。PMMA电泳微芯片以及光检测系统性能稳定,为PMMA基材电泳微芯片在紫外吸收检测方面的进一步应用奠定基础。