電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、免疫凝集技術(shù)是一項廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品等眾多領(lǐng)域的生化檢測技術(shù)。基于微流控芯片的免疫凝集定量檢測技術(shù)具有耗材量小、檢出限低及自動化程度高等優(yōu)點，是生化檢測領(lǐng)域的一項國際前沿技術(shù)。
　　 然而該項技術(shù)主要存在以下關(guān)鍵問題:1、在微尺度條件下如何擺脫層流系統(tǒng)的束縛，實現(xiàn)致敏乳膠試劑和抗體（抗原）間的充分混合;2、如何選定檢測參量、減小檢測干擾和誤差，實現(xiàn)微尺度條件下的高精度定量檢測，這兩大關(guān)鍵問題也是國內(nèi)外研究熱點。
　

2、　 根據(jù)上述關(guān)鍵問題，文章對國內(nèi)外關(guān)于微混合器和光電檢測技術(shù)的相關(guān)研究進行歸納、總結(jié)的基礎(chǔ)上，依據(jù)免疫凝集的特點，提出了一種電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測方法，并針對實現(xiàn)該方法的關(guān)鍵技術(shù)作出了深入的討論。論文的主要工作體現(xiàn)在:1、闡述了所提出的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測方法的基礎(chǔ)理論，證明了所提出方法的理論可行性。2、分析了動態(tài)壁面電勢驅(qū)動下的微流體運動狀態(tài)，證明了通過驅(qū)動電極產(chǎn)生動態(tài)電勢來促進流體混合的可行性，并建立了能

3、夠促進微混合所需要的物理模型、相應(yīng)的控制方程和邊界條件。篩選了壁面電極可施加的混沌反控制算法，并確立了完成混合混沌反控制的評價體系。3、根據(jù)微尺度條件下光電檢測對粒度以及環(huán)境參數(shù)的敏感度較高的特征，在微尺度條件下對高精度光散射檢測所需要的檢測模型、工藝參數(shù)和誤差補償方法等進行了研究。4、為了驗證所述電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測方法的檢測效果，設(shè)計了專用的電控混合微流控芯片以及混沌電場控制器。創(chuàng)建了從進樣到混合再到光電檢測的完整的實

4、驗平臺。對于整機實驗中混合過程與光電檢測過程進行耦合使用所需參數(shù)，進行了設(shè)置并優(yōu)化處理。同時將常規(guī)尺度下免疫凝集比濁法與論文所設(shè)計的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測法進行了對比實驗研究。
　　 論文的創(chuàng)新點歸納成如下幾點:
　　 1、對于電動混合方法，論文提出了混合混沌反控制概念，用混沌電場施加到微流控芯片的微電極來驅(qū)動控制流體進行混沌混合，并針對不同混沌算法對流體的控制進行了區(qū)別比較。
　　 2、針對混沌電場

5、系統(tǒng)與混沌流體系統(tǒng)的特性，分別引入混沌尺度定量評價方法，針對流體系統(tǒng)的特殊性引入粒子追蹤模擬仿真來實現(xiàn)其混沌尺度的評價問題，并在此基礎(chǔ)上驗證了混沌電場系統(tǒng)與混沌流場系統(tǒng)的廣義同步關(guān)系。通過研究混沌尺度與混合效率之間的關(guān)系，得到大尺度混沌電場系統(tǒng)能夠有效提升混合效率的結(jié)論。
　　 3、針對傳統(tǒng)方法難以有效測量免疫凝集微顆粒的粒度參數(shù)的難點，提出一種基于顯微圖像處理技術(shù)的有效測量免疫凝集顆粒粒度、的方法，并將該方法有效地用于凝集顆粒

6、粒度大小與散射模型關(guān)系的研究中。論文對于各散射檢測模型的適用范圍進行了討論，并對微尺度條件下免疫凝集檢測的最佳致敏乳膠顆粒粒度的進行了優(yōu)化選擇。針對微尺度條件下光散射檢測的特殊性，探討了粒度接近檢測光波長的凝集顆粒所產(chǎn)生的散射模型渡越特性，并在此基礎(chǔ)上篩選出最佳檢測角度。
　　 4、分析了微尺度條件下短光程且恒定時，待測物隨濃度變化所引起的檢測誤差變化，并建立了誤差補償模型，實驗結(jié)果表明該誤差補償模型能夠有效提高濃度的檢測范圍。

7、
　　 5、設(shè)計出電控混合類型的微流控芯片，以及與之配套使用的混沌電場控制器;首次創(chuàng)建出基于電控混合式的微流控芯片測試系統(tǒng)，并建立了免疫凝集條件下的混合尺度驗證模式。而目前國內(nèi)外電控混合研究僅局限于仿真研究。
　　 采用優(yōu)化后的各項工藝參數(shù)，在所設(shè)計的電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測實驗平臺上進行了定量檢測實驗并與常規(guī)尺度下的定量檢測結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明，所提出的電控混合免疫凝集定量檢測方法實現(xiàn)了從進樣到檢測的全自