【摘要】：本文基于磁納米粒子交流磁化響應(yīng)強度關(guān)系,初步設(shè)計了一種磁免疫測量系統(tǒng),以實現(xiàn)對具有不同水力學(xué)半徑磁納米粒子磁化強度的測量,達到生物免疫檢定目的。本文從系統(tǒng)勵磁磁體、勵磁回路、測量回路與樣品傳動裝置出發(fā),對該測量系統(tǒng)機電部分進行仿真、設(shè)計和測試,并基于LabVIEW環(huán)境對系統(tǒng)實現(xiàn)整體控制。首先,本文闡述了磁免疫測量生物學(xué)意義及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。結(jié)合磁納米粒子的弛豫機制,闡述了基于磁弛豫理論的磁免疫測量系統(tǒng)實現(xiàn)原理,導(dǎo)出液相狀態(tài)下磁納米粒子磁化響應(yīng)強度的交流表達式。其次,在勵磁磁體部分,根據(jù)系統(tǒng)勵磁需求,設(shè)計了帶氣隙的電磁鐵來產(chǎn)生交變激勵磁場�；贏nsys Maxwell仿真平臺對不同氣隙長度和形狀的氣隙電磁鐵磁場分布進行仿真,并對設(shè)計參數(shù)下勵磁裝置的磁滯和渦流進行分析,結(jié)果表明該氣隙電磁鐵的設(shè)計具有合理性和可行性。在勵磁回路部分,設(shè)計驅(qū)動電磁鐵的外圍電路,對濾波和功放電路部分進行仿真分析。為保證激勵磁場的穩(wěn)定產(chǎn)生,設(shè)計PID控制程序?qū)崿F(xiàn)勵磁回路電流的動態(tài)控制。設(shè)計三維移動平臺,為穩(wěn)定測量氣隙電磁鐵磁場分布提供良好的基礎(chǔ)。在測量回路與樣品傳動裝置部分,設(shè)計差分式TMR傳感器測量測量結(jié)構(gòu),并引入補償環(huán)以降低背景磁場對測量的影響。根據(jù)實驗需求,使用步進電機設(shè)計兩種形式的樣品托載機構(gòu),實現(xiàn)對樣品池的測量定位。最后,使用直線式樣品傳動機構(gòu)對傳感器最佳測量區(qū)域進行測量定位,測量結(jié)果表明,在磁場均勻區(qū)范圍內(nèi),傳感器具有對磁信號的最佳響應(yīng)位置;根據(jù)該位置信息安裝圓盤式樣品傳動機構(gòu),并對不同樣品濃度響應(yīng)信號進行測量,測量結(jié)果顯示,在36Oe磁場強度條件下,平臺具有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)進行實驗,結(jié)果表明粒徑較大的粒子磁化響應(yīng)強度衰減較快,該結(jié)果驗證了磁免疫測量方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH77
【圖文】：

圖 1-1 經(jīng)典磁免疫分析測量方法經(jīng)典磁免疫檢測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)境友好的特點備受科研工作人員青睞。經(jīng)典的磁免疫測量方法可用。

經(jīng)典磁免疫分析測量方法

圖 1-3 尼爾弛豫（a）；布朗弛豫（b）在外加交變磁場的液相環(huán)境中，磁納米粒子同時具有尼爾弛豫和布朗弛豫現(xiàn)以用有效弛豫時間eff 進行表示：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間和布朗弛豫時間與關(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間圖 1-4 進行表示：

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本文編號：2752784