發(fā)布時(shí)間：2017-10-29 23:22

  本文關(guān)鍵詞：基于微流控芯片的顆粒電容檢測技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 微流控芯片 顆粒電容檢測 金屬磨粒 船舶壓載水 海洋微藻

【摘要】：快速、準(zhǔn)確檢測樣品中的顆粒個(gè)數(shù)及其類型,在船舶安全及其污染防治領(lǐng)域有著重要的需求。如基于油液性能分析的船舶機(jī)械系統(tǒng)故障診斷,需要測定潤滑油中磨粒的個(gè)數(shù)、尺寸和類型。在船舶造成海洋污染領(lǐng)域,港口國需要計(jì)數(shù)到港船舶處理后壓載水中存活的不同尺寸生物的個(gè)數(shù)。 微流控芯片是一種高度集成的樣品快速微全分析系統(tǒng),非常適合于發(fā)展成為便攜式的檢測儀器。本文研究了微流控芯片上顆粒電容式檢測技術(shù),并應(yīng)用于船舶潤滑油中磨粒和船舶壓載水中微藻的區(qū)分檢測和尺寸判定。具體來看,本文的主要研究有： (1)建立了油液中磨粒電容檢測理論模型,數(shù)值模擬研究了不同尺寸和介電常數(shù)的磨粒經(jīng)過電容檢測區(qū)時(shí),對電容檢測值的影響程度和規(guī)律。研究表明,對于相同材質(zhì)的磨粒,電容變化值隨磨粒尺寸的增大而變大；當(dāng)磨粒尺寸相同時(shí),電容變化值隨顆粒介電常數(shù)的變大而變大,最后逐漸趨近于穩(wěn)定值,即使用電容傳感器不能區(qū)分金屬磨粒的材質(zhì)。 (2)采用較為簡單的方法,在微流控芯片上加工出了電容傳感器,搭建了電容檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了滑油中8μm鋁質(zhì)磨粒的檢測和尺寸判定以及金屬磨粒和非金屬磨粒的區(qū)分檢測和計(jì)數(shù)。 (3)根據(jù)Maxwell理論和單層結(jié)構(gòu)細(xì)胞電容模型,推導(dǎo)獲得了三維電容變化值與細(xì)胞尺寸、存活狀態(tài)以及激勵(lì)頻率之間的理論公式。分析表明,對于同一個(gè)細(xì)胞,電容檢測值隨激勵(lì)頻率的增加而降低；而對于尺寸相同的活體和死亡細(xì)胞,在相同激勵(lì)頻率下,活體細(xì)胞導(dǎo)致的電容值較大。 (4)采用電容檢測系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)測試了不同活性的壓載水中的微藻電容信號隨激勵(lì)頻率的變化關(guān)系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相吻合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在200kHz-500kHz范圍內(nèi),活體微藻和死亡微藻的電容變化值有明顯的差異,該頻率窗口對于日后基于電容法區(qū)分壓載水中的微藻存活狀態(tài)具有重要的指導(dǎo)意義。 本文的研究對于發(fā)展基于微流控芯片的油液磨粒計(jì)數(shù)以及船舶壓載水中存活有害生物區(qū)分檢測技術(shù)和裝置具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：微流控芯片 顆粒電容檢測 金屬磨粒 船舶壓載水 海洋微藻
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題研究背景和意義10-15
• 1.1.1 微流控芯片技術(shù)及其主要應(yīng)用10-11
• 1.1.2 船舶安全和污染領(lǐng)域?qū)︻w�？焖儆�(jì)數(shù)技術(shù)需求11-15
• 1.2 微流控芯片上顆粒檢測技術(shù)現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 非電容式顆粒檢測技術(shù)15-18
• 1.2.2 微流控芯片上電容檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 論文研究內(nèi)容22-24
• 第2章 微流控芯片電容傳感器性能分析24-36
• 2.1 電容檢測原理24-25
• 2.2 電容傳感器性能分析25-30
• 2.2.1 控制方程25
• 2.2.2 幾何模型及邊界條件25-28
• 2.2.3 計(jì)算結(jié)果與分析28-30
• 2.3 基于單層細(xì)胞模型電容計(jì)算30-34
• 2.3.1 并聯(lián)等效電容計(jì)算30-32
• 2.3.2 基于細(xì)胞模型的電容計(jì)算32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 微流控芯片上潤滑油中磨粒電容檢測研究36-46
• 3.1 電容傳感器設(shè)計(jì)36-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)研究37-41
• 3.2.1 微流控芯片的制作37-40
• 3.2.2 系統(tǒng)搭建40-41
• 3.2.3 樣品配制和實(shí)驗(yàn)步驟41
• 3.3 結(jié)果分析與討論41-45
• 3.3.1 不同粒徑Al磨粒的檢測41-44
• 3.3.2 非金屬磨粒的區(qū)分檢測44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 微流控芯片上微藻電容檢測研究46-60
• 4.1 檢測芯片的加工與系統(tǒng)搭建46-47
• 4.2 樣品配制與實(shí)驗(yàn)步驟47-49
• 4.2.1 樣品配制47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟47-48
• 4.2.3 細(xì)胞有效體積測定48-49
• 4.3 結(jié)果分析與討論49-59
• 4.3.1 不同頻率下藻細(xì)胞電容檢測49-55
• 4.3.2 不同活性鹽藻細(xì)胞電容區(qū)分檢測55-56
• 4.3.3 不同活性藻細(xì)胞體積測量56-58
• 4.3.4 其他影響細(xì)胞電容檢測因素58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 結(jié)論與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文65-66
• 攻讀學(xué)位期間申請專利66-67
• 致謝67-68
• 作者簡介68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李夢琪;趙凱;宋永欣;潘新祥;;微流控芯片上油液磨粒電容檢測[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

2 張志強(qiáng),鮑文,于達(dá)仁,蘇杰先;基于匹配濾波的液壓流體顆粒污染度檢測[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2003年05期

3 武通海;邱輝鵬;吳教義;毛軍紅;謝友柏;;圖像可視在線鐵譜傳感器的圖像數(shù)字化處理技術(shù)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年09期

4 耿慧霞,王來,王強(qiáng);流式細(xì)胞儀在生物學(xué)中的應(yīng)用[J];生物學(xué)雜志;2005年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 曹軍;電驅(qū)動(dòng)微流控芯片中傳輸現(xiàn)象的若干關(guān)鍵問題研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 宋永欣;微流控芯片上單細(xì)胞生物電子檢測和介電操控技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2012年

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本文編號：1115107