湖北省大学生创新创业训练计划申请书.doc

湖北省大学生创新创业训练计划申请书推荐学校湖北民族学院项目名称新型低电压电泳芯片采集与控制系统的研究项目类型R创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目所属一级学科名称控制科学与工程所属二级学科名称检测技术与自动化装置项目负责人 付豪申报日期年月日湖北省教育厅制二○一六年三月项目名称新型低电压电泳芯片采集与控制系统的研究项目类型(√)创新训练项目()创业训练项目()创业实践项目项目实施时间起始时间:年月完成时间:年月申请人或申请团队姓名年级学校所在院系专业联系电话主持人付豪大四湖北民族学院电子信息科学与技术成员严翔宇大三湖北民族学院电气工程及其自动化孙益鹏大四湖北民族学院电子信息科学与技术吴季耘大三湖北民族学院电子信息科学与技术指导教师姓名聊红华研究方向微弱信号检测、嵌入式系统及微型全分析系统年龄行政职务专业技术职务教授主要成果现主要从事微弱信号检测、嵌入式系统、生物芯片以及微型全分析系统等研究,从事传感器与检测技术、随机信号分析与处理等课程的理论及实验教学。发表科研及教研论文余篇,已申报国家发明专利项,已获国家发明专利项,实用新型专利项。作为项目负责人现主持研究国家自然科学基金委地区基金项目项;已完成湖北省科技厅面上项目项;湖北省教育厅科学技术研究项目项;湖北民族学院项目项;横向研究项目项。近年主要成果:[]廖红华,于军,陈建军,,():,.[].:,.[]..,:,.[]..,:,.[]罗钧,廖红华,段思宇,孙力,闵志盛,,,中国,授权公告号:.[]廖红华,徐建,廖宇,方芳,,,中国,授权公告号:.一、项目实施的目的、意义世纪年代后期迅速发展起来的电泳分离技术已在分析科学中获得了重大进展,已广泛地应用于生命科学、医学药物、环境监测等领域,它已成为了当今最重要的分离分析手段之一。尤其是随着微型全分析系统的出现和发展,芯片上的电泳分离技术已成为人类进入纳米时代的一种富有潜在价值的技术,其研究具有十分重要的科学意义和社会价值。目前,从电泳芯片的研究现状来看,电泳芯片的研究主要是将毛细管电泳技术移植到以玻璃、硅、有机物等材料为基片的芯片中,利用电泳系统较短的分离沟道和良好的散热特性,实现在较高场强下完成快速、高效的分离分析过程。常规芯片电泳工作电压一般在(~)左右,因其芯片工作电压高、体积较大、进样、分离、检测多为分离组装式,不适应在芯片上完成化学反应及分析。同时,由于芯片电泳分离效果与分离长度密切相关,分离长度越长,分离效果越好,为此,通常采用的方法是将电泳芯片微分离沟道设计成螺旋状、蛇形状等,以实现延长分离长度的目的。尽管如此,但由于受电泳芯片本身体积的限制,分离长度还是不能满足实际分离需要,从而严重阻碍了芯片电泳分离技术实用化进程。针对上述问题,为了有效解决常规芯片电泳控制电压高、芯片体积小导致分离沟道短等制约电泳芯片实用化的科学技术难题,本项目拟基于低压分段控制、行波介电控制的原理及可预测的误差补偿方法,构建环型低电压电泳分离芯片及其检测与控制系统的数学模型,并基于微加工工艺制备环型低电压电泳分离芯片,以及基于嵌入式技术构建环型低电压电泳分离芯片检测、控制测试平台。其环型低电压电泳分离芯片示意图及其控制与检测系统原理如图所示。图低电压环型电泳分离芯片及其检测控制原理框图在此基础上,探索适合环型电泳分离芯片控制与检测系统控制策略及检测方法,然后利用所构建的测试平台验证控制策略及检测方法的正确性。该环型低电压电泳分离芯片设计思想源于运动员在“环形跑道”上因不同速度存在不同散点状态分布,如对微沟道内待测各组分(类似于“环型跑道”中运动员)施加不同作用力,且对其在微沟道内的运动状态精准检测与控制,使待测各组分在芯片环型微沟道内绕环型微沟道多圈移动,就可达到延长电泳分离长度的目的。二、项目研究内容和拟解决的关键问题项目研究内容⑴研究分析环型低电压电泳分离芯片数学模型以及芯片系统模型建立环型低电压电泳分离芯片数学模型、环型低电压电泳分离芯片系统数学模型,研究环型低电压控制形成定向移动电场机制。论证环型低电压电泳芯片分离度与控制次数、循环次数、分离电压、微电极阵列数、微电极间距以及被分离物质的淌度之间的关系,为后续定向移动电场精确控制奠定基础。⑵研究分析芯片上电导信号检测方法及待测组分定位算法对于加入待测组分后能改变缓冲溶液电导情况,拟采用数字正交锁定技术,提取芯片上微弱电导信号,拟利用小波降噪方法对提取的信号降噪处理,在此基础之上,研究以微电导信号为反馈量的待测各组分在芯片微沟道内的定位算法,精确判别待测组分分布区域,以保障定向移动电场工作区域与待测各组分所处位置一致。⑶研究分析显微数字图