磁鑷屬于單分子操作技術(shù)的一種,與光鑷、原子力顯微鏡（AFM）作為單分子領(lǐng)域的常用技術(shù)手段,在細(xì)胞與蛋白質(zhì)、DNA等生物研究過程中起到了不可或缺的作用。磁鑷對磁性微球施加磁場力,磁性微球的運(yùn)動狀態(tài)隨之改變,通過分析受控磁性微球的運(yùn)動、功率譜等信息解算待研究細(xì)胞或大分子的物理特性。為實(shí)現(xiàn)對各類型樣品的測量,需要磁鑷能夠向磁性微球在一定范圍內(nèi)施加磁力,并且能夠使磁性微球?qū)崿F(xiàn)多方向運(yùn)動。本文對磁鑷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、理論與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行調(diào)研與論述,研究了雙磁極對置型和四磁極獨(dú)立型永磁遠(yuǎn)場磁鑷系統(tǒng),分別實(shí)現(xiàn)了對磁性微球的空間位置與運(yùn)動軌跡的控制。本課題主要研究內(nèi)容如下:（1）研究永磁遠(yuǎn)場磁鑷的相關(guān)理論,建立基于永磁遠(yuǎn)場磁鑷系統(tǒng)的微球運(yùn)動控制理論模型�；邴溈怂鬼f方程組分析永磁體的空間磁場分布并建立永磁磁極的空間磁場分布模型,利用該模型改變磁極與磁性微球的相對位置來控制磁性微球所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度與梯度,從而對磁性微球施加不同大小與方向的力,實(shí)現(xiàn)對其位置與運(yùn)動軌跡的控制。（2）依據(jù)所建立的永磁磁極的空間磁場分布模型,分別設(shè)計雙磁極對置型和四磁極獨(dú)立型永磁遠(yuǎn)場磁鑷系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制單元以及磁性微球熒光成像... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 磁鑷技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國外磁鑷研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)磁鑷研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 永磁遠(yuǎn)場磁鑷的理論模型與分析
    2.1 引言
    2.2 永磁遠(yuǎn)場磁鑷原理
    2.3 永磁體空間磁場分析
        2.3.1 永磁體磁場的等效電流模型
        2.3.2 永磁體磁場的有限元分析
    2.4 磁鑷空間磁場分布
        2.4.1 雙磁極對置型磁鑷
        2.4.2 四磁極獨(dú)立型磁鑷
    2.5 本章小結(jié)
第3章 磁性微球運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計與組建
    3.1 引言
    3.2 磁極機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與運(yùn)動學(xué)分析
        3.2.1 對置型磁鑷機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 四磁極磁鑷機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.3 步進(jìn)電機(jī)控制算法
    3.3 磁極運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.3.1 對置型磁鑷控制模塊
        3.3.2 四磁極磁鑷控制模塊
    3.4 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計
        3.4.1 熒光纖維成像系統(tǒng)設(shè)計
        3.4.2 磁性熒光微球定位算法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 磁性微球運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計與驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度測試分析
    4.3 磁性熒光微球定位算法測試分析
    4.4 磁性微球控制實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 磁鑷運(yùn)動角度標(biāo)定
        4.4.2 磁性微球軌跡控制
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁鑷結(jié)合DNA發(fā)夾的方法在RecA蛋白介導(dǎo)的同源重組機(jī)制研究中的潛在應(yīng)用[J]. 張宇微,顏燕,農(nóng)大官,徐春華,李明.  物理學(xué)報. 2016(21)
[2]麥克斯韋方程組的建立及其作用[J]. 劉覺平.  物理. 2015(12)
[3]阿司匹林與DNA相互作用的單分子研究[J]. 李博然,王艷偉,楊光參.  生物物理學(xué)報. 2013(04)
[4]用單分子技術(shù)研究抗癌藥物順鉑對DNA結(jié)構(gòu)的影響[J]. 侯錫苗,張興華,魏孔吉,季超,竇碩星,王渭池,李明,王鵬業(yè).  物理. 2010(02)
[5]用單分子磁鑷研究順鉑導(dǎo)致的DNA凝聚[J]. 張興華,肖彬,侯錫苗,徐春華,王鵬業(yè),李明.  物理學(xué)報. 2009(06)

博士論文
[1]應(yīng)用電磁線圈系統(tǒng)研究微米級顆粒的機(jī)器人輔助自動化操控[D]. 馬瑋城.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]光鑷的理論模型及納米顆粒的操縱[D]. 周金華.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]二維電磁鑷裝置的設(shè)計和仿真[D]. 李來利.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



本文編號：3680022