電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、免疫凝集技術(shù)是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品等眾多領(lǐng)域的生化檢測(cè)技術(shù)?；谖⒘骺匦酒拿庖吣繖z測(cè)技術(shù)具有耗材量小、檢出限低及自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是生化檢測(cè)領(lǐng)域的一項(xiàng)國(guó)際前沿技術(shù)。
　　 然而該項(xiàng)技術(shù)主要存在以下關(guān)鍵問(wèn)題:1、在微尺度條件下如何擺脫層流系統(tǒng)的束縛，實(shí)現(xiàn)致敏乳膠試劑和抗體（抗原）間的充分混合;2、如何選定檢測(cè)參量、減小檢測(cè)干擾和誤差，實(shí)現(xiàn)微尺度條件下的高精度定量檢測(cè)，這兩大關(guān)鍵問(wèn)題也是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。
　

2、　 根據(jù)上述關(guān)鍵問(wèn)題，文章對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于微混合器和光電檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)行歸納、總結(jié)的基礎(chǔ)上，依據(jù)免疫凝集的特點(diǎn)，提出了一種電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)方法，并針對(duì)實(shí)現(xiàn)該方法的關(guān)鍵技術(shù)作出了深入的討論。論文的主要工作體現(xiàn)在:1、闡述了所提出的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)方法的基礎(chǔ)理論，證明了所提出方法的理論可行性。2、分析了動(dòng)態(tài)壁面電勢(shì)驅(qū)動(dòng)下的微流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，證明了通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電勢(shì)來(lái)促進(jìn)流體混合的可行性，并建立了能

3、夠促進(jìn)微混合所需要的物理模型、相應(yīng)的控制方程和邊界條件。篩選了壁面電極可施加的混沌反控制算法，并確立了完成混合混沌反控制的評(píng)價(jià)體系。3、根據(jù)微尺度條件下光電檢測(cè)對(duì)粒度以及環(huán)境參數(shù)的敏感度較高的特征，在微尺度條件下對(duì)高精度光散射檢測(cè)所需要的檢測(cè)模型、工藝參數(shù)和誤差補(bǔ)償方法等進(jìn)行了研究。4、為了驗(yàn)證所述電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)方法的檢測(cè)效果，設(shè)計(jì)了專用的電控混合微流控芯片以及混沌電場(chǎng)控制器。創(chuàng)建了從進(jìn)樣到混合再到光電檢測(cè)的完整的實(shí)

4、驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)于整機(jī)實(shí)驗(yàn)中混合過(guò)程與光電檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行耦合使用所需參數(shù)，進(jìn)行了設(shè)置并優(yōu)化處理。同時(shí)將常規(guī)尺度下免疫凝集比濁法與論文所設(shè)計(jì)的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究。
　　 論文的創(chuàng)新點(diǎn)歸納成如下幾點(diǎn):
　　 1、對(duì)于電動(dòng)混合方法，論文提出了混合混沌反控制概念，用混沌電場(chǎng)施加到微流控芯片的微電極來(lái)驅(qū)動(dòng)控制流體進(jìn)行混沌混合，并針對(duì)不同混沌算法對(duì)流體的控制進(jìn)行了區(qū)別比較。
　　 2、針對(duì)混沌電場(chǎng)

5、系統(tǒng)與混沌流體系統(tǒng)的特性，分別引入混沌尺度定量評(píng)價(jià)方法，針對(duì)流體系統(tǒng)的特殊性引入粒子追蹤模擬仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)其混沌尺度的評(píng)價(jià)問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上驗(yàn)證了混沌電場(chǎng)系統(tǒng)與混沌流場(chǎng)系統(tǒng)的廣義同步關(guān)系。通過(guò)研究混沌尺度與混合效率之間的關(guān)系，得到大尺度混沌電場(chǎng)系統(tǒng)能夠有效提升混合效率的結(jié)論。
　　 3、針對(duì)傳統(tǒng)方法難以有效測(cè)量免疫凝集微顆粒的粒度參數(shù)的難點(diǎn)，提出一種基于顯微圖像處理技術(shù)的有效測(cè)量免疫凝集顆粒粒度、的方法，并將該方法有效地用于凝集顆粒

6、粒度大小與散射模型關(guān)系的研究中。論文對(duì)于各散射檢測(cè)模型的適用范圍進(jìn)行了討論，并對(duì)微尺度條件下免疫凝集檢測(cè)的最佳致敏乳膠顆粒粒度的進(jìn)行了優(yōu)化選擇。針對(duì)微尺度條件下光散射檢測(cè)的特殊性，探討了粒度接近檢測(cè)光波長(zhǎng)的凝集顆粒所產(chǎn)生的散射模型渡越特性，并在此基礎(chǔ)上篩選出最佳檢測(cè)角度。
　　 4、分析了微尺度條件下短光程且恒定時(shí)，待測(cè)物隨濃度變化所引起的檢測(cè)誤差變化，并建立了誤差補(bǔ)償模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該誤差補(bǔ)償模型能夠有效提高濃度的檢測(cè)范圍。

7、
　　 5、設(shè)計(jì)出電控混合類型的微流控芯片，以及與之配套使用的混沌電場(chǎng)控制器;首次創(chuàng)建出基于電控混合式的微流控芯片測(cè)試系統(tǒng)，并建立了免疫凝集條件下的混合尺度驗(yàn)證模式。而目前國(guó)內(nèi)外電控混合研究?jī)H局限于仿真研究。
　　 采用優(yōu)化后的各項(xiàng)工藝參數(shù)，在所設(shè)計(jì)的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了定量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)并與常規(guī)尺度下的定量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，所提出的電控混合免疫凝集定量檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)樣到檢測(cè)的全自