基于微流控芯片的顆粒電容檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、快速、準(zhǔn)確檢測(cè)樣品中的顆粒個(gè)數(shù)及其類型，在船舶安全及其污染防治領(lǐng)域有著重要的需求。如基于油液性能分析的船舶機(jī)械系統(tǒng)故障診斷，需要測(cè)定潤(rùn)滑油中磨粒的個(gè)數(shù)、尺寸和類型。在船舶造成海洋污染領(lǐng)域，港口國(guó)需要計(jì)數(shù)到港船舶處理后壓載水中存活的不同尺寸生物的個(gè)數(shù)。
　　微流控芯片是一種高度集成的樣品快速微全分析系統(tǒng)，非常適合于發(fā)展成為便攜式的檢測(cè)儀器。本文研究了微流控芯片上顆粒電容式檢測(cè)技術(shù)，并應(yīng)用于船舶潤(rùn)滑油中磨粒和船舶壓載水中微藻的區(qū)分檢測(cè)

2、和尺寸判定。具體來看，本文的主要研究有:
　　(1)建立了油液中磨粒電容檢測(cè)理論模型，數(shù)值模擬研究了不同尺寸和介電常數(shù)的磨粒經(jīng)過電容檢測(cè)區(qū)時(shí)，對(duì)電容檢測(cè)值的影響程度和規(guī)律。研究表明，對(duì)于相同材質(zhì)的磨粒，電容變化值隨磨粒尺寸的增大而變大;當(dāng)磨粒尺寸相同時(shí)，電容變化值隨顆粒介電常數(shù)的變大而變大，最后逐漸趨近于穩(wěn)定值，即使用電容傳感器不能區(qū)分金屬磨粒的材質(zhì)。
　　(2)采用較為簡(jiǎn)單的方法，在微流控芯片上加工出了電容傳感器，搭建了電

3、容檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了滑油中8μm鋁質(zhì)磨粒的檢測(cè)和尺寸判定以及金屬磨粒和非金屬磨粒的區(qū)分檢測(cè)和計(jì)數(shù)。
　　(3)根據(jù)Maxwell理論和單層結(jié)構(gòu)細(xì)胞電容模型，推導(dǎo)獲得了三維電容變化值與細(xì)胞尺寸、存活狀態(tài)以及激勵(lì)頻率之間的理論公式。分析表明，對(duì)于同一個(gè)細(xì)胞，電容檢測(cè)值隨激勵(lì)頻率的增加而降低;而對(duì)于尺寸相同的活體和死亡細(xì)胞，在相同激勵(lì)頻率下，活體細(xì)胞導(dǎo)致的電容值較大。
　　(4)采用電容檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了不同活性的壓載水中的微藻電