51单片机微全分析系统控制单元设计+主程序(2)
5.1 毕业设计总结 28
5.2 工作展望 30
致谢 31
参考文献 32
附录 1 34
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 芯片实验室
1989 年 Manz等提出了微型全化学分析系统(μ-TAS)也叫做芯片实验室（lab on a chip） 的概念 ,它的特点是:试样消耗小、分析快、费用低、污染少 。μ-TAS 将所有化学分析所需要的器材微型集合到一起 ,更有利于现场分析 ,可以明显地降低分析过程中可能出现的误差 ,提供明了的分析信息和数据。
μ-TAS 的基础是分析化学 ,微加工技术为工具的跨多种学科的领域 ,是分析仪器发展的前沿产品 ,对未来的分析化学的发展起很大的推进作用 ,因此发展微型全化学分析系统是我国科学界面临的一个艰难的课题。
μ-TAS 的概念使不同研究领域的科学研究者用新的方式从事其研究工作,微型化检测器、微型化反应器 ,以及毛细管电泳芯片等微型分离器件在μ-TAS 中的应用越来越多。随着微加工技术的发展 ,适用于μ-TAS 的微型化检测系统也会得到相应的发展 ,目前主要使用LIF(激光诱导荧光光谱)检测 ,MS(质谱)检测器的研究也受到广泛注意,但是这些检测方式还将需要进一步减小检测装置额体积 ,降低成本 ,使之与芯片实验室匹配。
1.1.2 微流控技术
微流控(Microfluidics)技术是一种可以利用微纳体积量的流体进行操作的系统科学技术。微流控芯片(Microfluidic chips)是微流控技术实现的主要平台和技术装置，其主要特点是液体流动在微纳尺度的管道结构中，按照实验者的控制进行反应的分析，达到与普通实验相同的目的。在这一尺寸下，流体的运动表现与宏观尺度大不相同。随着半导体微加工技术在微流控芯片制备中的广泛使用, 以及使用弹性材料多层构建等新技术的发展, 科学家已经可以将多种功能性的元件和结构规模集成在一块几个平方厘米大小的芯片上，把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一起， 自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个多学科交叉的崭新研究领域。
1.1.3 微流控芯片
微流控芯片是当前微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems）发展的热点领域。芯片为微流控芯片分析的操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为应用对象。在微小的芯片上构建化学或生物实验室，从而将多种化学和生物学的过程集成到快速和自动的微流控系统。它的目标是把整个化验室的功能微型化，包括采样、加试剂、稀释、反应、检测等集成在微芯片上，且可以多次使用。
微流控芯片的诞生是伴随着现代分析科学技术的不断发展与进步而出现的。分析技术极大得推动了生命科学的发展，与此同时，人们对生命科学的研究从宏观逐渐深入到微观，为了满足生命科学从宏观发展到微观的的需要，分析仪器正不断地往微型化发展。因此，微流控芯片技术的发展正确迎合了这个趋势。
1.1.4 微流控芯片特点及运用
具备大规模、高通量、高密度、多功能等特点的微流控芯片已经在化学和生物学领域起到了至关重要的作用。与传统实验装置相比, 这一技术显著得降低了实验样品的使用量，增大了流体环境的表面积，提高了反应效率，降低了产生大量废物对环境的污染的可能；并行性是微流控芯片在操作上的优势，它可以实现实验的高通量、自动化控制；并且通过微阀微泵等结构的精确 图1.1微流控芯片在化学分析中的应用 控制，微流控芯片在提高科学实验的时间与空间分配率上有很大的减少， 具有先天独厚的优势。微流控芯片已经越来越多地作为一种新的方法学平台运用于化学和生命科学的研究实验中，在细胞培养和分析、临床检验、蛋白质及氨基酸分析、化合物合成、环境监测、食品安全等方面都有非常广泛的运用。
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