【摘要】：本文基于磁納米粒子交流磁化響應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系,初步設(shè)計(jì)了一種磁免疫測(cè)量系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)具有不同水力學(xué)半徑磁納米粒子磁化強(qiáng)度的測(cè)量,達(dá)到生物免疫檢定目的。本文從系統(tǒng)勵(lì)磁磁體、勵(lì)磁回路、測(cè)量回路與樣品傳動(dòng)裝置出發(fā),對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)機(jī)電部分進(jìn)行仿真、設(shè)計(jì)和測(cè)試,并基于LabVIEW環(huán)境對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體控制。首先,本文闡述了磁免疫測(cè)量生物學(xué)意義及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。結(jié)合磁納米粒子的弛豫機(jī)制,闡述了基于磁弛豫理論的磁免疫測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理,導(dǎo)出液相狀態(tài)下磁納米粒子磁化響應(yīng)強(qiáng)度的交流表達(dá)式。其次,在勵(lì)磁磁體部分,根據(jù)系統(tǒng)勵(lì)磁需求,設(shè)計(jì)了帶氣隙的電磁鐵來產(chǎn)生交變激勵(lì)磁場(chǎng)。基于Ansys Maxwell仿真平臺(tái)對(duì)不同氣隙長(zhǎng)度和形狀的氣隙電磁鐵磁場(chǎng)分布進(jìn)行仿真,并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)下勵(lì)磁裝置的磁滯和渦流進(jìn)行分析,結(jié)果表明該氣隙電磁鐵的設(shè)計(jì)具有合理性和可行性。在勵(lì)磁回路部分,設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電磁鐵的外圍電路,對(duì)濾波和功放電路部分進(jìn)行仿真分析。為保證激勵(lì)磁場(chǎng)的穩(wěn)定產(chǎn)生,設(shè)計(jì)PID控制程序?qū)崿F(xiàn)勵(lì)磁回路電流的動(dòng)態(tài)控制。設(shè)計(jì)三維移動(dòng)平臺(tái),為穩(wěn)定測(cè)量氣隙電磁鐵磁場(chǎng)分布提供良好的基礎(chǔ)。在測(cè)量回路與樣品傳動(dòng)裝置部分,設(shè)計(jì)差分式TMR傳感器測(cè)量測(cè)量結(jié)構(gòu),并引入補(bǔ)償環(huán)以降低背景磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求,使用步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)兩種形式的樣品托載機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品池的測(cè)量定位。最后,使用直線式樣品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)傳感器最佳測(cè)量區(qū)域進(jìn)行測(cè)量定位,測(cè)量結(jié)果表明,在磁場(chǎng)均勻區(qū)范圍內(nèi),傳感器具有對(duì)磁信號(hào)的最佳響應(yīng)位置;根據(jù)該位置信息安裝圓盤式樣品傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并對(duì)不同樣品濃度響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果顯示,在36Oe磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下,平臺(tái)具有2.09×10~(-4)Oe的磁響應(yīng)分辨能力;使用10nm和630nm粒徑的磁納米粒子溶液在100Hz到10kHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明粒徑較大的粒子磁化響應(yīng)強(qiáng)度衰減較快,該結(jié)果驗(yàn)證了磁免疫測(cè)量方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH77
【圖文】：

圖 1-1 經(jīng)典磁免疫分析測(cè)量方法經(jīng)典磁免疫檢測(cè)方法用超順磁納米粒子標(biāo)記的免疫分析方法，因其背景噪聲低、抗干擾性環(huán)境友好的特點(diǎn)備受科研工作人員青睞。經(jīng)典的磁免疫測(cè)量方法可用。

經(jīng)典磁免疫分析測(cè)量方法

圖 1-3 尼爾弛豫（a）；布朗弛豫（b）在外加交變磁場(chǎng)的液相環(huán)境中，磁納米粒子同時(shí)具有尼爾弛豫和布朗弛豫現(xiàn)以用有效弛豫時(shí)間eff 進(jìn)行表示：11 1B NeffN BB N ++(由式( 1-2 )和式( 1-3 )知，磁性納米顆粒的尼爾弛豫時(shí)間和布朗弛豫時(shí)間與關(guān)，且布朗弛豫主要受到顆粒水力學(xué)半徑影響。磁納米粒子粒徑與弛豫時(shí)間圖 1-4 進(jìn)行表示：

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本文編號(hào)：2752784