隨著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)渭?xì)胞的研究由表面形態(tài)逐漸深入內(nèi)部組分含量、結(jié)構(gòu)特征等方面,磁共振成像作為一種可以無創(chuàng)傷地反映物體內(nèi)部的層次結(jié)構(gòu)并可以區(qū)分不同物質(zhì)的影像技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力。磁共振顯微成像技術(shù)是指空間分辨率小于百微米的磁共振成像手段,是近年來磁共振成像發(fā)展的趨勢(shì)之一。根據(jù)磁共振成像原理,空間分辨率受限于梯度線圈產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)的大小與線性度,在保證主磁場(chǎng)強(qiáng)度和線圈驅(qū)動(dòng)電流的前提下,采用直徑與細(xì)胞尺寸相近的梯度線圈可提高磁共振顯微成像的空間分辨率。而作為磁共振顯微成像技術(shù)的載體,廣泛應(yīng)用于生物物理、生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、檢測(cè)的微流控芯片是一個(gè)很好的選擇。由于磁共振成像要求芯片處于主磁場(chǎng)環(huán)境下,因此所有器件應(yīng)避免有任何鐵磁材料出現(xiàn)。這也意味著例如混合器、閥等微流器件采用無驅(qū)動(dòng)力的被動(dòng)式微流控芯片更適用于磁共振顯微成像。拓?fù)鋬?yōu)化方法相較于其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法可以在設(shè)計(jì)者缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下快速找到結(jié)構(gòu)可行的拓?fù)湫问?并對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀進(jìn)行一定程度的優(yōu)化,有助于設(shè)計(jì)者提出具有創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此,本文研究?jī)?nèi)容聚焦在可應(yīng)用于磁共振顯微成像的集成式微流控芯片拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)研究。由于磁... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 問題與研究目的
    1.3 磁共振成像技術(shù)
    1.4 微流控芯片
    1.5 拓?fù)鋬?yōu)化方法
    1.6 本文的研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
第2章 相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 流體問題
    2.2 電磁問題
    2.3 數(shù)值計(jì)算方法
    2.4 連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化理論
    2.5 變密度方法中特征尺寸控制方法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于拉格朗日描述的微混合器優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 被動(dòng)混合器
    3.2 混合過程的描述
    3.3 粗粒濃度與映射矩陣法
    3.4 混合效果的度量
    3.5 微混合器的拓?fù)鋬?yōu)化模型與敏度分析
    3.6 數(shù)值實(shí)現(xiàn)
    3.7 數(shù)值算例
    3.8 本章小結(jié)
第4章 特征尺寸約束的微流器件優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 模擬形態(tài)學(xué)算子
    4.2 基于模擬形態(tài)算子的最小實(shí)域和最小空域尺寸控制
    4.3 基于最小尺寸控制方法的微Tesla閥設(shè)計(jì)
    4.4 基于模擬形態(tài)算子的最大尺寸控制
    4.5 基于最大尺寸控制方法的微流控器件設(shè)計(jì)
    4.6 本章小節(jié)
第5章 細(xì)胞捕獲單元與微梯度線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.1 被動(dòng)單細(xì)胞捕獲器拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)
        5.1.1 被動(dòng)單細(xì)胞捕獲原理以及拓?fù)鋬?yōu)化模型
        5.1.2 捕獲方向與流動(dòng)方向同向細(xì)胞捕獲單元拓?fù)鋬?yōu)化
        5.1.3 捕獲方向與流動(dòng)方向垂直細(xì)胞捕獲單元拓?fù)鋬?yōu)化
        5.1.4 捕獲方向與流動(dòng)方向垂直多細(xì)胞捕獲單元拓?fù)鋬?yōu)化
    5.2 微梯度線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)
        5.2.1 流函數(shù)法設(shè)計(jì)梯度線圈
        5.2.2 梯度線圈的單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
        5.2.3 梯度線圈的電阻輔助目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 完成工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新性成果
    6.3 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]同步輻射X射線顯微成像技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用[J]. 張一,張繼超,諸穎,孫艷紅,王坤,樊春海,黃慶,蔡小青.  生命科學(xué). 2013(08)
[2]自主研發(fā)小動(dòng)物專用磁共振顯微線圈的研究應(yīng)用[J]. 許永華,方磊,楊利霞,丁爽,黃自麗,潘曉東.  中國(guó)醫(yī)學(xué)工程. 2012(08)
[3]單細(xì)胞成像分析研究進(jìn)展[J]. 李濤,唐宏武,羅美娜,陳觀銓.  分析科學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[4]統(tǒng)一骨架與連續(xù)體的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的ICM理論與方法[J]. 隋允康,楊德慶,孫煥純.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2000(01)

博士論文
[1]磁共振系統(tǒng)可展梯度線圈拓?fù)錁?gòu)型設(shè)計(jì)方法研究[D]. 潘輝.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018
[2]微流控芯片中電滲流動(dòng)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D]. 陳利民.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[3]基于顆粒與流體耦合作用的被動(dòng)式微流控芯片設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 周騰.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014

碩士論文
[1]磁共振系統(tǒng)梯度線圈不可展面設(shè)計(jì)方法研究[D]. 任浩.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2019
[2]基于拉格朗日和歐拉描述方法的微混合器設(shè)計(jì)[D]. 徐一凡.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2013



本文編號(hào)：3411616