發(fā)布時間：2017-06-08 04:15

  本文關鍵詞：基于光散射下的血細胞分析傳感器微型化研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學技術的進步,人類越來越注重生命科學,注重與自生健康有聯(lián)系的任何微小事物。其中,血細胞分析儀是健康產品中的基礎產品,它是人們診斷健康是否的重要利器,通過對細胞的分類、識別、計數(shù),最終達到確定病灶的目的。21世紀,健康產業(yè)已被諸多國家列為戰(zhàn)略性產業(yè),這對于發(fā)展中的中國來說既是挑戰(zhàn)也是機遇。血細胞分析儀是健康產業(yè)中的典型產品。當前血細胞分析儀大多運用到激光散射技術和化學染色技術。其中化學染色技術存在著許多的缺點:檢測細胞的用量大,不適于珍貴少數(shù)細胞的檢測;產品體積大,不適于隨身攜帶,緊急情況下不能發(fā)揮它的最大作用;另外在熒光檢測中使用了熒光染料,對細胞的活性有一定的影響�；贛ie散射理論,通過光電探測器接收到待測細胞各向光散射強度信號后,輸入到電腦中進行分析的光散射技術則憑借著其可定量、非侵入、無損傷等優(yōu)點,為生物細胞的定量研究提供了一種很有力的工具。該類技術裝置的小型化和高精準性的研究是當今光學的主流研究方向�，F(xiàn)有細胞分析技術中發(fā)展了微流控芯片技術,它的出現(xiàn)使得血細胞分析走進了新的研究領域。微流控芯片是一種以在微米尺度空間對流體進行操控為主要特征的科學技術,在僅僅幾平方厘米的芯片上能夠集成化學、生物等實驗室的基本功能,因此又稱為“芯片實驗室”。如果將微流控芯片技術融入到血細胞分析儀中,將大大減小相關設備的體積,使得健康產品易于攜帶,方便人們的生活并提高生活質量。本文以血細胞分析儀的高精準度和小型化為研究目標。我們利用數(shù)值仿真技術對不同體積大小的球型模型進行了前向散射光強信號分布的仿真,得到了直徑10μm、14μm和20μm大小粒子的標準前向散射光強分布圖,能夠通過光屏接收到的結果圖來對細胞進行體積上的識別和分類�；谛⌒突①Y源化、準確性,研究的目標,設計了一款血細胞分析傳感器,該傳感器充分運用了細胞的后向散射光的規(guī)律,增加了細胞識別的依據(jù),通過測量立體角范圍內細胞的散射光強信號,增大了散射信號的強度,減小了檢測結果的噪聲的干擾,即提高了檢測準確度。在此基礎上利用Solidworks建模軟件對傳統(tǒng)微流控芯片結構進行了優(yōu)化設計,通過在通道上下壁制作不同結構的凹陷,包括擋流板型、橢球形和圓柱形。新型的三叉型光流控結構結合鞘流技術,保證了待測細胞單個逐一地通過激光檢測區(qū)域,最后利用Ansys有限元仿真軟件對光流控芯片內部流體流動進行了仿真,通過相圖,速度圖以及粒子追跡的比較分析,最終確定圓柱形凹陷為最優(yōu)設計。實驗結果顯示此設計避免了因細胞位置重合而導致的檢測誤差,而且采用緩沖結構避免了通道內部的突然凸起而對內部流體造成的紊流效應,提高了檢測結果的準確性,最終實現(xiàn)了小型化和提高精確度的目標。由于本人的能力有限,血細胞分析儀的研究道路很長,尚存在許多有待研究的問題,這將激勵我們以后的進一步研究。
【關鍵詞】：細胞分析 光散射 小型化 精確度 傳感器結構
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;TH776
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 21世紀血細胞分析技術的發(fā)展現(xiàn)狀與科學意義11-12
• 1.2 健康產品的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國內外五分類血細胞分析儀的品牌和原理12-15
• 1.2.2 微型化技術的發(fā)展和研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文章節(jié)安排16-19
• 1.3.1 主要工作16-17
• 1.3.2 本文特色17
• 1.3.3 論文的結構框架17-18
• 1.3.4 本文創(chuàng)新點18-19
• 第二章 血細胞光散射特征分析和分類識別方法19-32
• 2.1 光散射理論19-23
• 2.1.1 光散射理論概述19-20
• 2.1.2 光散射理論的主要應用20-21
• 2.1.3 Mie散射理論21-23
• 2.2 基于光散射的血細胞分析識別方法23-31
• 2.2.1 血細胞分類、計數(shù)方法23-29
• 2.2.2 血細胞的識別方法及其流程29-31
• 2.3 本章小結31-32
• 第三章 光流控芯片中的流體流動和結構優(yōu)化32-43
• 3.1 微流控芯片技術32-33
• 3.1.1 微流控芯片中粒子與細胞的運動32-33
• 3.1.2 微流控芯片的結構設計33
• 3.2 光流控芯片下的流體聚焦原理33-35
• 3.2.1 微流控中的雷諾系數(shù)34
• 3.2.2 光流控芯片中的流體聚焦34-35
• 3.3 光流控芯片通道的結構改進35-38
• 3.3.1 樣本流流速與鞘液流流速對聚焦效果的影響35-37
• 3.3.2 3D聚焦通道構型的設計37-38
• 3.4 3D聚焦仿真效果分析38-42
• 3.4.1 聚焦相分析38-41
• 3.4.2 聚焦速度分析41
• 3.4.3 粒子追跡41-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第四章 血細胞傳感器集成化研究43-54
• 4.1 血細胞分析儀的意義和現(xiàn)狀43
• 4.2 血細胞分析儀的光路設計43-46
• 4.2.1 特制反射鏡的設計45-46
• 4.3 血細胞分析裝置的仿真實驗46-49
• 4.3.1 仿真實驗的設置46-48
• 4.3.2 仿真結果的分析48-49
• 4.4 血細胞分析儀的實驗方法49-52
• 4.4.1 實驗器材和設備的準備49-52
• 4.5 本章小結52-54
• 第五章 總結與展望54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 在學期間發(fā)表的學術論文及其他科研成果61

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