微小生物顆粒如循環(huán)腫瘤細(xì)胞、外泌體等在癌癥診斷和病理評估等方面中展現(xiàn)出巨大潛力。這些微小生物顆粒在樣品中含量極少且尺寸高度分散,很難滿足檢測濃度要求,制約著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和臨床檢測應(yīng)用的發(fā)展。近年來逐漸發(fā)展成熟的微流控芯片技術(shù)為微小顆粒分離提供了機(jī)遇。由于無熱產(chǎn)生、非接觸、易操作等優(yōu)點,基于負(fù)磁泳機(jī)制的顆粒操控受到了越來越多的關(guān)注,但現(xiàn)有研究普遍關(guān)注微米尺度顆粒,亞微米尺度顆粒的操控技術(shù)仍未成熟�；诖�,本文旨在設(shè)計一種基于流體力學(xué)原理和負(fù)磁泳機(jī)制的微流控芯片,實現(xiàn)微米和亞微米顆粒分離,并結(jié)合數(shù)值仿真和實驗驗證,探究影響顆粒分離效率的因素和規(guī)律,主要包括:（1）根據(jù)磁流體流動控制方程和矩形永磁體的磁場分布特性等基礎(chǔ)理論,設(shè)計基于鞘流和負(fù)磁泳機(jī)制的微流控芯片。（2）建立二維仿真模型,對磁場、流場和粒子軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確計算,探究永磁體對數(shù)、磁體與通道距離、入口流速比、入口流速對分離效率的影響規(guī)律,并量化微通道中的顆粒受力、速度及遷移位置。調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),進(jìn)一步實現(xiàn)微米與亞微米顆粒、亞微米與亞微米顆粒的有效分離。（3）進(jìn)行微流控芯片實驗,實現(xiàn)3μm顆粒與0.8μm顆粒的成功分離,驗證顆粒分離的規(guī)律。... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
        1.2.1 基于微流控芯片的顆粒操控技術(shù)
        1.2.2 基于磁泳的顆粒操控技術(shù)
    1.3 本文研究內(nèi)容
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
2 負(fù)磁泳的基礎(chǔ)理論
    2.1 磁場與磁化
    2.2 鐵磁流體
        2.2.1 鐵磁流體磁化原理
        2.2.2 鐵磁流體流動控制方程
    2.3 矩形永磁體的磁場分布
    2.4 抗磁性顆粒的力學(xué)分析
        2.4.1 負(fù)磁泳力
        2.4.2 曳力
        2.4.3 其他作用力
    2.5 顆粒運(yùn)動方程
    2.6 本章小結(jié)
3 基于鞘流和負(fù)磁泳機(jī)制的二元抗磁顆粒分離
    3.1 芯片設(shè)計
    3.2 仿真模型搭建
        3.2.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 磁場仿真
        3.2.3 流場仿真
        3.2.4 粒子追蹤
        3.2.5 仿真模型驗證
    3.3 仿真結(jié)果分析
        3.3.1 分離模式
        3.3.2 分離效率的影響規(guī)律
        3.3.3 顆粒運(yùn)動分析
    3.4 粒徑擴(kuò)展
    3.5 本章小結(jié)
4 微流控芯片實驗
    4.1 實驗方法
        4.1.1 微流控芯片制作
        4.1.2 溶液制備
        4.1.3 磁場強(qiáng)度表征
        4.1.4 實驗平臺搭建
    4.2 實驗結(jié)果
        4.2.1 仿真條件下的顆粒分離結(jié)果
        4.2.2 實驗參數(shù)優(yōu)化
        4.2.3 分離效率的定量表征
    4.3 討論
        4.3.1 磁性納米顆粒聚集現(xiàn)象的影響
        4.3.2 本文設(shè)計的進(jìn)一步優(yōu)化方案
    4.4 本章小結(jié)
總結(jié)
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微流控芯片技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展[J]. 孫薇,陸敏,李立,張詠適.  中國國境衛(wèi)生檢疫雜志. 2019(03)
[2]磁流體中非磁性顆粒負(fù)磁泳操縱的數(shù)值研究[J]. 郭望城,錢勝,王瑞金,朱澤飛.  科技通報. 2017(03)
[3]單細(xì)胞分析技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉佳,劉震.  色譜. 2016(12)
[4]循環(huán)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性及其意義[J]. 張凱莉,高小妹,欽倫秀.  復(fù)旦學(xué)報(醫(yī)學(xué)版). 2016(01)
[5]外泌體的研究進(jìn)展[J]. 盧婉,楊人強(qiáng),王伶.  生命的化學(xué). 2013(04)
[6]單細(xì)胞分析的研究[J]. 程介克,黃衛(wèi)華,王宗禮.  色譜. 2007(01)

碩士論文
[1]納米Fe3O4磁流體的制備及其在交變磁場中的發(fā)熱性能研究[D]. 趙洪葉.北京化工大學(xué) 2007



本文編號：3159893