微流控芯片上单细胞生物电子检测和介电操控技术研究
为实时监测生态变化和生物安全,实施现场监测污染环境下生物数量和尺寸的动态变化,开发能检测生物数量和测定不同粒径大小,而且能区分污染物与被检生物的实施现场、全自动的微流控芯片生物检测技术就显得尤为重要。<br>   本论文基于库尔特电子检测原理,设计了具有两个检测通道的差分微流控芯片,理论分析了输出信号的影响因素,推导获得了可优化通道尺寸设计的数学公式,并采用软光刻法加工出线宽最小为0.74μm的PDMS通道,采用二级差分放大检测系统,实现了220nm聚苯乙烯颗粒的电子检测,信噪比为4-10。<br>   在此基础上,论文提出了采用单位时间内...
为实时监测生态变化和生物安全,实施现场监测污染环境下生物数量和尺寸的动态变化,开发能检测生物数量和测定不同粒径大小,而且能区分污染物与被检生物的实施现场、全自动的微流控芯片生物检测技术就显得尤为重要。
   本论文基于库尔特电子检测原理,设计了具有两个检测通道的差分微流控芯片,理论分析了输出信号的影响因素,推导获得了可优化通道尺寸设计的数学公式,并采用软光刻法加工出线宽最小为0.74μm的PDMS通道,采用二级差分放大检测系统,实现了220nm聚苯乙烯颗粒的电子检测,信噪比为4-10。
   在此基础上,论文提出了采用单位时间内检测到的生物个数来快速预测样品中单位体积生物个数的方法,实验获得了单位时间内通过微流控芯片检测区域的生物个数与被检样品中单位体积样品中生物个数的线性关系(线性相关系数大于0.99),利用该线性关系曲线,可在1-2分钟内完成待检样中的生物个数的预测。基于电子检测原理,本论文还实现了微藻粒径谱的快速测定。同时,还发现了颗粒形状和运动形式会影响RPS脉冲的形状,根据RPS脉冲是否对称,可分离计数球形微藻和不规则形状的伪蹄型藻。
   此外,论文通过采用直流介电泳和电渗流联合法,在微流控芯片上实现了不同尺寸微藻以及相近尺寸的单细胞生物(微藻)与杂质(聚苯乙烯颗粒)的连续、自动分离。该方法具有芯片加工简单、易于非专业人员使用等特点,可用于混有杂质的单细胞生物样品的前处理。
   最后,论文设计了集样品前处理和电子检测功能与一体的微流控芯片,利用该微流控芯片,顺序实现了微藻样品的连续介电泳杂质过滤和微藻电子检测。
   本文的研究丰富了传统的库尔特电子检测理论,并且对于发展应用于成分复杂的单细胞生物样品快速检测和分析的微流控芯片便携式仪器具有一定的价值。
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作者: 宋永欣
学科专业: 轮机工程
授予学位: 博士
学位授予单位: 大连海事大学
导师姓名: 李冬青 孙野青
学位年度: 2012
语 种: chi
分类号: X835 TP212.3
在线出版日期: 2013年4月26日