發(fā)布時(shí)間：2016-11-16 14:44

  本文關(guān)鍵詞：基于微流控芯片的細(xì)胞檢測(cè)、分類(lèi)和分選若干技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學(xué)》 2015年

基于微流控芯片的細(xì)胞檢測(cè)、分類(lèi)和分選若干技術(shù)研究

梅哲  

【摘要】：細(xì)胞是一切生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小單位。細(xì)胞檢測(cè)、分類(lèi)和分選技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)診斷所依仗的重要分析測(cè)試手段，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于血液學(xué)、免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、藥物學(xué)、分子生物學(xué)等生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。近些年來(lái)，床旁檢測(cè)技術(shù)（Point-of-careTesting）的發(fā)展使得人們?cè)絹?lái)越青睞操作簡(jiǎn)便、結(jié)果即時(shí)準(zhǔn)確的小型化檢測(cè)儀器。這樣，醫(yī)護(hù)人員可以在最接近病患的地方，以最短的時(shí)間獲得準(zhǔn)確的診斷信息，有利于對(duì)疾病的及時(shí)診斷、監(jiān)控和治療。微流控芯片具有尺寸小、效率高、集成度高、分析速度快、價(jià)格低廉等一系列特點(diǎn)�；�于微流控芯片的細(xì)胞檢測(cè)、分類(lèi)和分選儀器承載了人們對(duì)微型化細(xì)胞檢測(cè)設(shè)備的期望和追求，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，利用微流控芯片技術(shù)平臺(tái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)、分類(lèi)和分選，已成為近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值。 本論文瞄準(zhǔn)這一研究熱點(diǎn)，從細(xì)胞慣性力聚焦技術(shù)、細(xì)胞光信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和細(xì)胞電阻抗信號(hào)檢測(cè)技術(shù)三個(gè)方面入手，對(duì)細(xì)胞在微流體通道內(nèi)的分布特性、基于細(xì)胞膜彈性差異的細(xì)胞無(wú)標(biāo)記分類(lèi)方法和基于微流控芯片的細(xì)胞電阻抗檢測(cè)方法等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了深入的研究和探討，主要取得了以下成果與創(chuàng)新： 1.開(kāi)發(fā)出基于微流控芯片的細(xì)胞光信號(hào)編碼技術(shù)。該技術(shù)利用集成在微流控芯片通道上的金屬模板對(duì)細(xì)胞的散射光進(jìn)行編碼，然后借助數(shù)字信號(hào)處理手段即可從低信噪比原始信號(hào)中提取細(xì)胞的大角度散射光信號(hào)，進(jìn)而可以使用體積小、成本低的光電二極管代替笨重、昂貴的光電倍增管來(lái)檢測(cè)細(xì)胞的大角度散射光。同時(shí)，通過(guò)結(jié)合編碼信息和微流體直管通道的流速分布對(duì)稱(chēng)特征，，本技術(shù)可以用來(lái)推算細(xì)胞在微流體通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的三維分布情況（第3章，3.2節(jié)，3.3節(jié)和3.4節(jié)）。 2.提出定量評(píng)估微流體芯片三維聚焦設(shè)計(jì)有效性的方法。本方法利用光信號(hào)編碼技術(shù)計(jì)算細(xì)胞等微粒在微流體通道內(nèi)流動(dòng)速度，然后通過(guò)速度變異系數(shù)評(píng)估細(xì)胞等微粒在微流體通道內(nèi)的聚焦情況。與傳統(tǒng)方法相比，本方法不需使用任何高倍顯微鏡或復(fù)雜的可視化設(shè)備，即可對(duì)細(xì)胞等微粒在微流體通道內(nèi)聚焦效果進(jìn)行評(píng)估（第3章，3.5節(jié)）。 3.提出利用細(xì)胞膜彈性差異和體積差異對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行無(wú)標(biāo)記分類(lèi)的細(xì)胞分類(lèi)方法�；�于中性粒細(xì)胞體積較大，細(xì)胞膜彈性相比其他類(lèi)型的白細(xì)胞高的特點(diǎn)，本文使用微量血實(shí)驗(yàn)證實(shí)本方法可以用來(lái)計(jì)數(shù)血細(xì)胞中的中性粒細(xì)胞。本方法簡(jiǎn)化了常規(guī)血細(xì)胞樣本制備過(guò)程，跳過(guò)抗凝、離心、標(biāo)記或染色和過(guò)濾等步驟，有希望被進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為一種應(yīng)用于癌癥化療過(guò)程中監(jiān)控中性粒細(xì)胞數(shù)量的床旁檢測(cè)儀器（Point-of-careDevice）（第4章）。 4.針對(duì)現(xiàn)階段基于微流控芯片的細(xì)胞電阻抗檢測(cè)技術(shù)所存在的不足，本文提出一種制作簡(jiǎn)單、成本低廉、適合規(guī)模生產(chǎn)的低成本細(xì)胞電阻抗檢測(cè)芯片設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)將普通的金屬針安裝到微流體通道兩側(cè)作為電極，然后采用交流電場(chǎng)檢測(cè)細(xì)胞的阻抗信息。本設(shè)計(jì)提高了微通道檢測(cè)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度均勻性，增強(qiáng)了檢測(cè)信號(hào)的平穩(wěn)性，進(jìn)而降低細(xì)胞阻抗信號(hào)的變異系數(shù)（第5章，5.1節(jié)和5.2節(jié)）。 5.將細(xì)胞電阻抗信號(hào)和細(xì)胞在微流體通道內(nèi)的分布特性相結(jié)合，本論文提出基于阻抗比的細(xì)胞分類(lèi)方法，可以對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行初步的篩選分類(lèi)。同時(shí)，本論文將基于微流控芯片的細(xì)胞電阻抗檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)用到細(xì)胞分選領(lǐng)域，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控分選狀況、優(yōu)化分選參數(shù)和驗(yàn)證分選效率（第5章，5.3節(jié)和5.4節(jié)）。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R730.4;TN492
【目錄】：

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9 曹軍;電驅(qū)動(dòng)微流控芯片中傳輸現(xiàn)象的若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];上海交通大學(xué);2009年

10 慕軒;微流控芯片中層流現(xiàn)象的研究與應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 戴旭東;微流控芯片中壓力效應(yīng)對(duì)分離重現(xiàn)性影響研究[D];大連理工大學(xué);2009年

2 陶琳;微流控芯片超聲波鍵合能量引導(dǎo)微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝[D];大連理工大學(xué);2008年

3 晏偉;微流控芯片注塑可視化裝置研制及顯微圖像處理[D];大連理工大學(xué);2009年

4 公曉聰;基于微流控芯片細(xì)胞中過(guò)氧化氫的檢測(cè)[D];山東師范大學(xué);2009年

5 游煒臻;玻璃基微流控芯片電滲泵[D];廈門(mén)大學(xué);2009年

6 鄭英松;聚合物微流控芯片超聲波鍵合方法研究[D];大連理工大學(xué);2009年

7 陳宏海;復(fù)雜結(jié)構(gòu)聚合物微流控芯片制作工藝研究[D];大連理工大學(xué);2009年

8 宋宇;微流控芯片紫外檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 胡軍;非接觸電導(dǎo)檢測(cè)微流控芯片系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 夏赟;基于數(shù)值模擬的微流控芯片渦旋混合器研究[D];華中科技大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于微流控芯片的細(xì)胞檢測(cè)、分類(lèi)和分選若干技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：177253