跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.236.84.188) 您好!臺灣時間:2021/08/03 09:35
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:呂育昇
研究生(外文):Yu-Sheng Liu
論文名稱:整合可拋棄式超微電極的毛細電泳晶片於電分析之應用
論文名稱(外文):Disposable ultramicroelectrodes integrated with a capillary electrophoresis microchip for electroanalysis
指導教授:曾志明曾志明引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:化學系所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:超微電極電泳晶片
外文關鍵詞:ultramicroelectrodecapillary electrophoresismicrochip
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:130
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
本實驗使用簡易操作、製作容易之微影製程技術,經由光阻SU-8 2050 旋轉塗佈、曝光、顯影等過程,得到一流道寬度為100 μm、高度55.6 μm、有效分離長度45 mm之結構良好的 PDMS 母模,翻模後以可逆接合方式製作出 (PDMS)/glass 材質之微流體晶片。此裝置與可拋棄式網版超微電極結合成為一毛細電泳整合電化學之分析系統,此新開發之微流體裝置具有可拋棄式、成本低、製程快速與對位便利之優勢。在晶片電泳分析上以多巴胺、鄰-苯二酚作為標準樣品,由實驗可得單一樣品100 μM dopamine 最佳參數條件為0.6 V偵測電位;250 V/cm分離電場強度;100 μm 對位間距;10 秒進樣時間。最後,在未來期望可應用在各種生醫樣品的偵測。
We describe here a poly(dimethylsiloxane) (PDMS)/glass microchip easily fabricated by using lithographic techniques. The CE system coupled with a disposable screen-printed ultramiroelectrodes for electroanalysis. The microchip can mass fabricated by the PDMS replica which spin-coating by SU-8 2050 photoresist on the glass substrate and solidified by exposing to UV light. The channel size is 100 μm in width and 55.6 μm in height and 45 mm long in separation length. We detect 100 μM dopamine and 100 μM catechol as model analytes on microchip electrophoresis for electroanalysis. Our optimum conditions for 100 μM dopamine are detection potential 0.6 V ; separation voltage 250 V/cm ; 10 second injection time ; 100 μm spacing, respectively. Such miniaturized devices provides the advantages of portability, sample/solvent consumption, low cost and high speedy procedure. We anticipate that the device can be applied to various biological samples in future .
目錄
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 毛細管電泳簡介 8
1-3-1毛細電泳原理 8
1-3-1-1電泳淌度(Electrophoretic Mobility, μe) 8
1-3-1-2 電滲流 EOF 9
1-3-2毛細管電泳的分離模式 11
1-4 微流體晶片簡介 16
1-4-1 微流道與流體驅動系統 18
1-4-2 感測器 21
1-5 微流體晶片製程 26
1-6電化學分析方法 31
1-6-1循環伏安法 31
1-6-2 安培法 32
第二章 實驗 35
2-1儀器設備 35
2-2藥品與耗材 36
2-3藥品配製 37
2-4 微流體晶片實驗裝置 39
2-4-1 超微電極設計與製作 39
2-4-1-1超微電極之電化學行為 41
2-4-2 微流道凸模之光微影製程 42
2-4-2-1 玻片前處裡 42
2-4-2-2 旋轉塗佈(Spin coating) 43
2-4-2-3 軟烤(Soft baking) 44
2-4-2-4 曝光(Exposure) 44
2-4-2-5 曝後烤(Post exposure bake) 45
2-4-2-6 顯影(Development) 45
2-4-2-7 硬烤(Hard backing) 45
2-4-3 PDMS/Glass微流體晶片之鑄模及壓合 46
2-4-4 PDMS/Glass晶片與電極座槽設計 48
2-4-5 電極裁切方式 49
2-5 電化學偵測系統架構 50
2-6 實驗前準備程序 51
2-7 進樣模式 51
第三章 結果與討論 54
3-1 晶片製程 54
3-1-1 製程參數探討 54
3-2 第一代微流體晶片結合電化學偵測裝置 58
3-3 第二代微流體晶片結合電化學偵測裝置 63
3-3-1 電極與玻片高度差異的探討 64
3-3-2 晶片測試 66
3-3-2-1 流道前處理探討 66
3-3-2-2 高電壓對工作電極影響探討 68
3-3-2-3 標準樣品之電驅動注入測試 69
3-4 參數最佳化探討 73
3-4-1 高電壓對電位飄移的影響 73
3-4-2 最佳對位間距 75
3-4-3 偵測電位探討 77
3-4-4 單一樣品進樣時間 79
3-4-5 單一樣品分離電壓 81
3-4-6 電極與裝置之穩定性 83
3-4-7 混合物進樣時間探討 86
3-4-8 混合物分離電壓探討 89
第四章 結論與未來展望 90
4-1 結論 90
4-2 未來展望 91
4-2-1 管柱寬度與長度 91
4-2-2 拖尾改善 92
4-2-3 流道設計與進樣方式 92
4-2-4 多應用性電極之發展 93
4-2-5 出口端液槽改善 94
4-2-6 EOF之改善 94

圖目錄
圖 1-2-1 典型三電極管柱中偵測之毛細電泳裝置1。 2
圖 1-2-2 在微製程前後對碳電極以 Ferricyanide 作循環伏安圖。3
圖 1-2-3 具 moats 結構之新型光罩。 3
圖 1-2-4 光微影製程後之流道結構。 4
圖 1-2-5 微流道密合度測試(流道中無刷製電極)。 4
圖 1-2-6 背景電流不穩定示意圖。 5
圖 1-3-1 電滲流示意圖。 10
圖 1-3-2 電滲流與層流之比較。 11
圖 1-3-3 微胞層析示意圖。 12
圖 1-4-1 傳統進樣流道設計。 18
圖 1-4-2 T字形進樣方式。 19
圖 1-4-3 十字形進樣方式。 19
圖 1-4-4 Pinched 進樣模式。 20
圖 1-4-5 Gated 進樣模式。 20
圖 1-4-6 微流體晶片結合LIF偵測系統。 21
圖 1-4-7 End-column 微流體晶片。 23
圖 1-4-8 典型On-column 微流體晶片。 24
圖 1-5-1 線壓法製程示意圖。 28
圖 1-5-2 雷射加工法製作流程。 29
圖 1-5-3 雷射加工後之微流道SEM圖。 29
圖 1-5-4 熱鑄法製程。 29
圖 1-5-5 軟印刷成形製程。 30
圖 1-6-1 電位與時間之關係圖。 31
圖 1-6-2 循環伏安圖。 32
圖 1-6-3 安培法示意圖。 34
圖 2-4-1 微流體晶片裝置製作流程。 39
圖 2-4-2 超微電極刷製流程圖。 40
圖 2-4-3 超微電極試片。 41
圖 2-4-4 不同面積電極對分析物作CV圖之比較。 41
圖 2-4-5 微流道母模之光微影製程。 42
圖 2-4-6 PDMS微流道鑄模製程。 47
圖 2-4-7 PDMS/Glass 晶片座槽之母模示意圖 48
圖 2-4-8 PDMS 座槽。 48
圖 2-4-9 電極裁切流程。 49
圖 2-5-1 系統架構圖。 50
圖 2-7-1 進樣模式示意圖。 53
圖 3-1-1 塗佈時間與光阻平整度之關係圖。 56
圖 3-1-2 不同轉速與光阻厚度關係圖。 56
圖 3-1-3 微影製程後所得之流道凸模結構。 57
圖 3-2-1 第一代微流道裝置示意圖。 59
圖 3-2-2 第一代晶片裝置以毛細電泳分析單一DA樣品。 60
圖 3-2-3 微流道與電極之間距由300 μm改為50 μm。 61
圖 3-2-4 間距為50 μm之單一分析物偵測。 62
圖 3-2-5 樣品溶液於流道出口處堆積情形。 62
圖 3-3-1 第二代毛細電泳裝置。 63
圖 3-3-2 文獻中End-column裝置設計示意圖。 64
圖 3-3-3 利用三維對位方式之毛細電泳晶片。 65
圖 3-3-4 電極與玻片相對高度差異。 65
圖 3-3-5 微流道活化前後之 EOF 值之差異。 67
圖 3-3-6 不同電場強度下對背景電流之影響。 68
圖 3-3-7 背景電流上升為正值示意圖。 69
圖 3-3-8 1 mM 抗壞血酸之電泳層析圖。 70
圖 3-3-9 在單一電壓下之晶片毛細電泳進樣與分離示意圖。 70
圖 3-3-10 双電壓之晶片流道測試。 71
圖 3-3-11 在双電壓電泳系統下之單一分析物安培圖。 72
圖 3-4-1 電壓對標準樣品氧化電位的影響。 74
圖 3-4-2 流道出口與電極之間距最佳化。 77
圖 3-4-3 最佳偵測電位探討示意圖。 79
圖 3-4-4 不同進樣秒數下,100 μM DA所得之電流訊號強度變化圖。 80
圖 3-4-5 最佳電場強度探討。 82
圖 3-4-6 單一樣品重複進樣探討。 84
圖 3-4-7 連續進樣探討。 85
圖 3-4-8 混合物進樣時間探討示意圖。 88
圖 3-4-9 混合物電泳電壓探討示意圖。 89
圖 4-2-1 分析物到達電極擴散示意圖。 92
圖 4-2-2 doublt T 流道結構。 93
圖 4-2-3 超微電極電鍍Pt之電化學行為。 94
圖 4-2-4 玻璃與 SU-8 之三明治結構的流道晶片。 95

表目錄
表 1-2-1 分離電場對電極壽命之關係表 (decoupler 材質為碳)。5
表 1-2-2 不同電極配置之微流體晶片比較 。 6
表 1-3-1 影響毛細管分離效率的因素。 14
表 1-3-2 控制焦耳熱與溫度梯度方法。 15
表 1-4-1 層析技術之比較 17
表 2-4-1 光阻塗佈參數 43
表 3-1-1 溫度對製程參數之影響。 55
表 3-3-1電極與玻片相對高度差異表。 66
表 4-2-1 毛細電泳流道長度與截面積之比較。 91
1.林冠文, 國立中興大學化學研究所碩士論文,93。
2. Santeri Tuomikoski, Sami Franssila. Sensors and Actuators A. 2005. 120, 408.
3. 游家任, 國立中興大學化學研究所碩士論文,96。
4. Der-chang Chen, Feng-Liu Hsu, Dian-Zhen Zhan, Chun-hsien Chen Anal.Chem. 2001,73, 758..
5. Bi-Feng Liu, Motoaki Ozaki, Yuichi Utsumi, Tadashi Hattori. Anal. Chem.2003, 75, 36.
6. Yong Kong, Hengwu Chen, Yurong Wang, Steven A. Soper. Electrophoresis. 2006, 27, 2940
7. Gang Chen, Huiming Bao, Pengyuan Yang, Electrophoresis. 2005, 26, 4632.
8. Joseph Wang, Baomin Tian, Eskil Sahlin. Anal. Chem.1999, 71, 5436.
9. Wei-Hua Huang, Rong-Sheng Chen, Zong-Li Wang, Jie-Ke Cheng, Han Cheng. Electrophoresis. 2007, 28, 1579.
10. Fumihiko Kitagawa, Koji Otsuka. Journal of Separation Science. 2008, 31, 794.
11. Maria Agirregabiria, Francisco Javier Blanco, Javier Berganzo, Asier Fullaondo. Electrophoresis 2006, 27, 3627.
12. Anne Chartogne, Ubbo R. Tjaden, Jan Van der Greef. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2000, 14, 1269.
13. David N. Heiger, High Performance Capillary Electrophoresis: An Introduction. 1992, 21.
14. David N. Heiger, High Performance Capillary Electrophoresis: An Introduction. 1992, 30.
15. Yuanhong Xu, Jing Li, Erkang Wang. Electrophoresis. 2008, 29, 1852.
16. Yung-Chiang Chung, Chuang-Di Chueh, Chuan-You Ye, Li-Wei Lai. Electrophoresis. 2008, 29, 1859.
17. Yong Chen, Yan-Jun Liu, Wei-Hua Huang, Min Xie..Electrophoresis. 2007, 28, 4713.
18. Ernest F. Hasselbrink, Jr., Timothy J. Shepodd, Jason E. Rehm. Anal. Chem. 2002, 74, 4913.
19. Anna Michalkiewicz, Magdalena Biesaga, Krystyna Pyrzynska. Chromatogr. A. 2008, 1187, 18.
20. Swapna Mallampati, Jos Hoogmartens, Ann Van Schepdael. Electrophoresis. 2007, 28, 3948.
21. Joseph C. Fanguy, Charles S. Henry. Electrophoresis. 2002, 23, 767.
22. Julie A. Lapos, Drew P. Manica, Andrew G. Ewing. Anal. Chem. 2002, 74, 3348.
23. Haibo Qiu, Jilin Yan, Xiuhua Sun, Jifeng Liu, Weidong Cao, Xiurong Yang, Erkang Wang. Anal. Chem. 2003, 75, 5435.
24. Chien-Hsiung Tsai, Chang-Hsien Tai, Ruey-Jen Yang, Lung-Ming Fu. Electrophoresis. 2005, 26, 674.
25. Lei Zhang, Xuefeng Yin. Electrophoresis. 2007, 28, 1281.
26. Maximilien Blas, Nathalie Delaunay, Jean-Louis Rocca. Electrophoresis. 2007, 28, 2961.
27. Zhi-Yong Wu, Fang Fang. Electrophoresis. 2007, 28, 4612.
28. Robert Johann, Philippe Renaud. Electrophoresis. 2004, 25, 3720.
29. Fr´ed´eric Lacharme, Martin A.M. Gijs. Sensors and Actuators B. 2006, 117, 384.
30. David P. Schrum, Christopher T. Culbertson, Stephen C. Jacobson, J. Michael Ramsey. Anal. Chem.1999, 71,4173.
31. Akio Oki, Sakuichiro Adachi. Electrophoresis. 2001, 22, 341.
32. Bi-Feng Liu, Motoaki Ozaki, Yuichi Utsumi, Tadashi Hattori, Shigeru Terabe. Anal. Chem. 2003, 75,36.
33. Yurong Wang, Hengwu Chen, Qiaohong He, Steven A. Soper. Electrophoresis. 2008, 29, 1881.
34. Rosanne M. Guijt, Erik Baltussen, Gert van der Steen. Electrophoresis. 2001, 22, 235.
35. Axel Berthold, Hugo Schellevis, Charles R. de Boer, Pasqualina M. Sarro. Electrophoresis. 2002, 23, 3511.
36. Joseph Wang, Madhu Prakash Chatrathi, Baomin Tian. Anal. Chem. 2001, 73,1296.
37. Richard P. Baldwin, Thomas J. Roussel, Jr., Mark M. Crain, Vijay Bathlagunda. Anal. Chem. 2002, 74, 3690.
38. Michelle L. Kovarik, Michelle W. Li, R. Scott Martin. Electrophoresis. 2005, 26, 202.
39. Norberto A. Guzman,Ronald E. Majors,LC•GC Europe - June 2001.
40. Larisa Martynova, Laurie E. Locascio, Michael Gaitan, Gary W. Kramer. Anal. Chem.1997, 69, 4783.
41. Matthew A. Roberts, Joe1 l S. Rossier, Paul Bercier, and Hubert Girault. Anal. Chem. 1997, 69, 2035.
42. Randy M. McCormick, Robert J. Nelson, M. Goretty Alonso-Amigo, Dominic J. Benvegnu, Herbert H. Hooper. Anal. Chem. 1997, 69, 2626.
43. Xiuhua Sun, Bridget A. Peeni, Weichun Yang, Hector A. Becerril, Adam T. Woolley. Chromatography A. 2007, 1162, 162.
44. David C. Duffy, J. Cooper McDonald, Olivier J. A. Schueller, George M. Whitesides. Anal. Chem. 1998, 70, 4975.
45. Jen-Lin Chang, Jyh-Myng Zen. Electrochemistry Communications 8. 2006, 571.
46. Yan Liu, Jonathan A. Vickers, and Charles S. Henry. Anal. Chem. 2004, 76,1513.
47. Madou,M.J.Fundamentals of Microfabrication, Crc.Pr.Inc.
48. N. Bao, Jing-Juan Xu. Chromatogr. A. 2004, 1041, 245.
49. Martin Pumera, Arben Merkoci, Salvador Alegret. Electrophoresis. 2006, 27, 5068.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top