论文题目：磁性与尺寸双重控制的微流控芯片用于三种流感病毒的同时检测
摘要：近年来,随着医疗领域对流感病毒相关研究的不断深入,研究人员发现即时同步检测可成为抑制流感病毒前期大面积传播的关键手段。值得注意的是,传统检测方法存在几点不足:设备昂贵、耗时、检测环境要求相对较高。因此本研究重点聚焦微流控芯片用于病原体检测领域的应用现状,以微流控芯片技术的微型化、高灵敏性、试剂消耗少等特点为研究导向,结合磁场等易于控制的分析手段以及微结构中独特的流体现象,建立一套有效的粒子操控方法与病毒检测平台。同时结合专业所长,融合电子技术与机械工程技术,实现便携化的集成实验装置搭建与自动化的人机交互系统开发,为工程学科在医疗器械领域的应用提供现实的开发思路。该检测平台试剂消耗较低,操作简便,受影响因素较少,能够有效实现多场景的切换与应用,具备一定的创新优势。此外,所设计的微流控芯片制作成本较低,只需要普通的载玻片就能进行加工制作。通过将微流控芯片与分子诊断学相结合,实现了三种甲型流感病毒核酸（H1N1、H3N2、H7N9）的同时检测,为流行病防控领域提供了一种新的检测方法。本课题以H1N1、H3N2、H7N9在微流控芯片中的同时检测为研究目标。主要针对芯片检测原理及制备流程、芯片功能验证、集成化装置设计、样本处理、结果分析等问题进行一系列探究。具体研究内容如下:首先使用相应的微加工技术制备由磁场与空间结构控制的微流控芯片。其次将不同尺寸的微球（磁球与聚苯乙烯球）混合溶液通入样本芯片;在磁场/空间结构的双重控制下,实现微球在微流控芯片中发生分离与捕获。接着在嵌入式电子技术、机械加工技术以及3D打印技术的配合下,完成一款基于ARM芯片为控制核心系统的便携化硬件实验装置的开发与搭建。最后通过实验方案的设计与实施,结合量子点（SA-QDs）在荧光显微镜下的发光特性,利用核酸特异性杂交原理,对样本芯片中捕获到的特异性核酸杂交复合物的荧光图像做定量分析,以实现在微流控芯片中对H1N1、H3N2、H7N9的同步检测。
关键词：微流控芯片;磁性与尺寸控制;嵌入式;便携化;流感病毒核酸检测
学科专业：电子科学与技术
摘要
abstract
1 绪论
1.1 前言
1.2 微流控芯片在病原体检测中的应用
1.2.1 微流控芯片的简介
1.2.2 微流控芯片对于病原体检测的研究现状
1.2.3 微流控芯片在病原体检测当中的优势
1.3 微流控芯片中的流感病毒检测
1.3.1 流感病毒传播的危害
1.3.2 流感病毒检测的必要性
1.3.3 微流控芯片中流感病毒的检测现状
1.4 磁控微流控芯片在流感病毒检测中的优势
1.5 本论文主要研究目标与内容
2 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的制备及其功能验证
2.1 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的原理与设计
2.1.1 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的设计思路
2.1.2 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的设计原理
2.1.3 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的结构设计
2.2 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的制备
2.2.1 微流控芯片常用制备技术
2.2.2 样本芯片的制备方法
2.3 磁性与尺寸双重控制微流控芯片的功能验证
2.3.1 磁泳分离区与楔形斜面理论模拟
2.3.2 样本芯片可行性分析
2.4 本章小结
3 基于磁性与尺寸双重控制微流控芯片的实验装置搭建
3.1 前言
3.2 总体系统方案设计
3.3 主控模块设计
3.3.1 主控硬件电路
3.3.2 主控软件设计
3.4 进样模块设计
3.4.1 进样模块机械设计
3.4.2 进样模块硬件电路
3.4.3 进样模块软件设计
3.5 人机交互界面控制系统设计
3.5.1 Visual Studio简介
3.5.2 上位机程序设计
3.6 温控模块设计
3.7 整体装置搭建
3.8 本章小结
4 微流控芯片对三种流感病原体进行同时检测
4.1 流感病毒核酸与微球的结合
4.2 流感病毒核酸检测实验原理
4.3 流感病毒核酸检测的实验步骤设计
4.3.1 缓冲液酸碱度配比分布表
4.3.2 芯片预处理
4.3.3 微球预处理
4.3.4 微球表征效果分析
4.3.5 流感病毒核酸同时检测
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢