發(fā)布時(shí)間：2023-10-08 17:26

　　單細(xì)胞水平的生物物理特性表征,可有效闡明細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)、功能信息及病理狀態(tài),揭示細(xì)胞間的個(gè)體差異性,對(duì)于細(xì)胞的種類(lèi)鑒別與癌癥等重大疾病的早期診斷等具有非常重要的意義。由于具有與細(xì)胞尺度相匹配的微米級(jí)通道,微流控芯片在細(xì)胞的微環(huán)境控制、運(yùn)動(dòng)調(diào)控及性能表征等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái),微流控已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)涉及機(jī)械、電子、材料、流體、生物和醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科的前沿技術(shù),研究開(kāi)發(fā)基于微流控技術(shù)的單細(xì)胞物理特性表征方法,有望成為新一代即時(shí)檢測(cè)儀器的關(guān)鍵突破口。在回顧片上單細(xì)胞物理特性表征技術(shù)的最新研究現(xiàn)狀與存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,本文開(kāi)發(fā)了一套便攜式的通用電阻抗測(cè)量系統(tǒng),并先后研制出具有不同功能的微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器、阻抗流式細(xì)胞儀和微型阻抗分析儀,以期在全血中循環(huán)腫瘤細(xì)胞的鑒別、計(jì)數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等方面提供一套有益方法,取得下列創(chuàng)新性研究成果:(1)在細(xì)胞介電理論與阻抗測(cè)量方面:研究建立描述單細(xì)胞懸浮液系統(tǒng)介電特性的Maxwell混合模型與等效電路模型,并探索系統(tǒng)介電特性在時(shí)域和頻率內(nèi)的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出一種基于偽隨機(jī)m序列相關(guān)辨識(shí)原理獲取細(xì)胞寬頻阻抗譜的新方法,在極短的0.5115 ms內(nèi)測(cè)...

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 基于微流控技術(shù)的循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)
    1.3 微流控技術(shù)與單細(xì)胞物理特性表征
        1.3.1 微流控技術(shù)的發(fā)展概述
        1.3.2 片上單細(xì)胞物理特性表征技術(shù)的回顧
    1.4 微流控單細(xì)胞電阻抗檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的研究進(jìn)展
        1.4.2 微型阻抗分析儀的研究進(jìn)展
        1.4.3 阻抗流式細(xì)胞儀的研究進(jìn)展
    1.5 微流控單細(xì)胞電阻抗檢測(cè)技術(shù)的對(duì)比總結(jié)
    1.6 課題立題依據(jù)與論文主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 課題的立題依據(jù)
        1.6.2 課題的經(jīng)費(fèi)來(lái)源
        1.6.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 細(xì)胞電阻抗檢測(cè)的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    2.1 引言
    2.2 細(xì)胞電阻抗檢測(cè)的基礎(chǔ)理論
        2.2.1 生物細(xì)胞的介電特性
        2.2.2 單細(xì)胞懸浮液系統(tǒng)的Maxwell混合理論
        2.2.3 單細(xì)胞懸浮液系統(tǒng)的等效電路模型
        2.2.4 單細(xì)胞懸浮液系統(tǒng)介電特性的時(shí)域分析
    2.3 微流控單細(xì)胞電阻抗檢測(cè)系統(tǒng)的平臺(tái)開(kāi)發(fā)
        2.3.1 偽隨機(jī)m序列的基本性能
        2.3.2 基于偽隨機(jī)m序列的電阻抗測(cè)量
        2.3.3 電阻抗檢測(cè)系統(tǒng)的硬件組成
        2.3.4 電阻抗檢測(cè)系統(tǒng)的軟件程序
    2.4 本章小結(jié)
第三章 集成慣性聚焦與液體電極傳感的微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器
    3.1 引言
    3.2 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的總體功能設(shè)計(jì)
        3.2.1 非對(duì)稱(chēng)彎流道慣性聚焦原理
        3.2.2 液體電極電信號(hào)傳感原理
    3.3 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建
        3.3.1 微流控芯片的設(shè)計(jì)與加工
        3.3.2 樣品制備與實(shí)驗(yàn)操作
    3.4 非對(duì)稱(chēng)彎流道內(nèi)的粒子慣性聚焦
        3.4.1 慣性預(yù)聚焦單元的功能
        3.4.2 粒子在非對(duì)稱(chēng)彎流道內(nèi)的慣性聚焦行為
    3.5 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的性能優(yōu)化
        3.5.1 樣品流量的優(yōu)化
        3.5.2 電極腔補(bǔ)充液流量的優(yōu)化
        3.5.3 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的性能標(biāo)定
    3.6 微型庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器在細(xì)胞檢測(cè)中的應(yīng)用
        3.6.1 腫瘤細(xì)胞與血細(xì)胞的直流阻抗檢測(cè)
        3.6.2 混合細(xì)胞樣品中腫瘤細(xì)胞的鑒別
    3.7 本章小結(jié)
第四章 集成粘彈性聚焦與寬頻阻抗測(cè)量的阻抗流式細(xì)胞儀
    4.1 引言
    4.2 阻抗流式細(xì)胞儀的總體功能設(shè)計(jì)
        4.2.1 方形直流道粘彈性聚焦原理
        4.2.2 寬頻電阻抗測(cè)量原理
    4.3 阻抗流式細(xì)胞儀的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建
        4.3.1 微流控芯片加工與樣品制備
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)操作與寬頻阻抗信號(hào)提取
    4.4 寬頻電阻抗測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證
        4.4.1 測(cè)試電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)阻抗理論分析
        4.4.2 寬頻電阻抗測(cè)量系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果
    4.5 方形直流道內(nèi)的細(xì)胞粘彈性聚焦
        4.5.1 粘彈性預(yù)聚焦的功能
        4.5.2 細(xì)胞在方形直流道內(nèi)的粘彈性聚焦行為
    4.6 阻抗流式細(xì)胞儀的性能表征
        4.6.1 阻抗信號(hào)分析的最佳頻率
        4.6.2 流道尺寸對(duì)阻抗測(cè)量的影響
        4.6.3 樣品流速對(duì)阻抗測(cè)量的影響
    4.7 阻抗流式細(xì)胞儀在細(xì)胞檢測(cè)中的應(yīng)用
        4.7.1 腫瘤細(xì)胞與血細(xì)胞的交流阻抗檢測(cè)
        4.7.2 混合細(xì)胞樣品中腫瘤細(xì)胞的鑒別
        4.7.3 阻抗流式細(xì)胞儀的生物兼容性
    4.8 本章小結(jié)
第五章 集成流體動(dòng)力學(xué)捕獲與寬頻阻抗測(cè)量的微型阻抗分析儀
    5.1 引言
    5.2 微型阻抗分析儀的總體功能設(shè)計(jì)
        5.2.1 蛇形流道流體動(dòng)力學(xué)捕獲原理
        5.2.2 細(xì)胞寬頻阻抗監(jiān)測(cè)原理
    5.3 微型阻抗分析儀的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建
        5.3.1 微流控芯片的設(shè)計(jì)與加工
        5.3.2 細(xì)胞捕獲操作與寬頻阻抗監(jiān)測(cè)
    5.4 蛇形流道內(nèi)的細(xì)胞流體動(dòng)力學(xué)捕獲
        5.4.1 流體在蛇形流道內(nèi)的流速分布
        5.4.2 腫瘤細(xì)胞在蛇形流道內(nèi)的捕獲結(jié)果
    5.5 微型阻抗分析儀在細(xì)胞狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
        5.5.1 捕獲腫瘤細(xì)胞的寬頻阻抗測(cè)量
        5.5.2 單個(gè)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)
        5.5.3 多個(gè)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3852467