生物顆粒(如細胞等)高效分選和單個捕獲等在醫(yī)學、生物研究以及環(huán)境檢測等領域具有廣泛的應用。其中細胞分選是許多臨床診斷和治療過程中的第一步,比如在數百萬個血細胞中檢出少量擴散在血液中的癌細胞,有助于腫瘤的早期診斷。此外對單個細胞的捕獲和培養(yǎng)分析,不僅可掌握單個細胞的生長變化行為,而且在遺傳代謝和基因工程領域以及毒性檢測方面具有極其重要的潛在價值。當前的生物顆粒分選和捕獲技術(如抗原抗體的相互作用和熒光激活細胞分選技術(FACS)等)通常成本高、操作復雜、需要標記等,限制了其廣泛的應用。而微流控芯片技術具有眾多優(yōu)勢,如小容量樣品、低成本、分析時間短和尺寸小等。因此,基于微流控技術開發(fā)具有生物顆粒分選、捕獲及流體混合輸送功能的集成微流控芯片系統在生物和醫(yī)學等領域具有巨大應用前景。在微流控芯片上如何實現生物顆粒分選、單個捕獲以及流體混合供應功能是當前需要解決的首要問題。本文首先結合雙極性電極陣列,分析了在旋轉電場下單個生物顆粒的大規(guī)模捕獲機制(如感應電荷電滲、介電泳和電旋轉等)�；谛D電場下的感應電荷電滲旋渦或負介電泳力,提出了實現單顆粒大規(guī)模捕獲的新方法。結合理論和仿真分析,實驗中分析了影...

【文章頁數】：137 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1熒光激活細胞分選技術和磁場激活細胞分選技術Fig.1-1Fluorescence-activatedcellsortingandmagnetic-activatedcellsortingtechnologies

第1章緒論-3-母菌細胞為樣本，不僅可以利用介電泳對無標記的細胞和顆粒進行分選，同時對大量的單個細胞進行捕獲。通過結合交流電動微混合器，實現了不同濃度營養(yǎng)物質的混合與輸送、運送代謝廢物以及長期培養(yǎng)等多種功能，具有重要的現實意義。1.3國內外研究現狀1.3.1微流控顆粒分選技術研究....

圖1-2基于微流控技術的細胞分選方法

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-4-熒光或磁性顆粒標記等。因而限制其廣泛的應用。而微流控芯片技術，可以解決上述局限性。目前多種微流控分離技術已被廣泛研究報道，比如基于外加場(電場[22,23]、聲場[24,25]、光場[26]和磁場等)以及結構設計(如確定性側向位移方法，Dete....

圖1-3基于微流控技術的單細胞操縱方法

第1章緒論-7-利用負介電泳力可以將細胞捕獲至電場能量最低的位置，以避免高電場強度對細胞的不利影響，如圖1-3d）所示。負介電泳的捕獲方法具有很多缺陷，比如，局部的焦耳熱容易產生、需要復雜的結構裝置，且不適合同時大規(guī)模的捕獲單個細胞。此外，由于介電泳力與顆粒半徑的三次方成正比[5....

圖1-4底部布置有不同圖案障礙物的三維微混合通道示意圖[67]

第1章緒論-9-利用一個分離與再結合的三維微通道結構，實現了對不同雷諾數流體的高效混合。被動微混合器具有一定的局限性和缺陷，如芯片加工復雜，且流體沿通道流動時產生的水動力學擴散，可能會進一步影響實驗分析的靈敏度[67]。圖1-4底部布置有不同圖案障礙物的三維微混合通道示意圖[67....

本文編號：3967891