基于电化学阻抗谱层析成像的微流道内细胞分布检测研究

目录

声明

1 绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.1.3 课题来源

1.2 国内外研究动态

1.3.1 研究目的及对象

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法

2 微流道内流体特征及电阻抗检测特性研究

2.1 微流道内的流动特性

2.2 电阻抗及电化学阻抗谱技术

2.2.1 电阻抗理论

2.2.2 电化学阻抗谱（EIS）

2.3 电极尺寸对电场及电阻抗检测的影响

2.3.1 电场理论

2.3.2 仿真模型及仿真条件

2.3.3 仿真结果及分析

2.4 固相粒子对电阻抗的影响

2.4.1 粒径及电极尺寸对于电阻抗检测的影响

2.4.2 粒子位置对电阻抗的影响

2.4.3 粒子位置及尺寸对于电阻抗检测的影响

2.5 电极双电层及电极化对与电阻抗的影响

2.5.1电极表面的双电层

2.5.2 电极化影响

2.5.3 双电层上的接触阻抗

2.5.4 电极双电层电阻抗对于微电极检测的影响

2.6.1 实验设备、实验条件及方法

2.6.2 实验结果

2.7 生物细胞溶液的电学特征

2.7.1 细胞溶液的介电频率特性

2.7.2 生物电阻抗模型

2.8 本章小结

3 微流道内单一种类细胞分布μEIT可视化研究

3.1 EIT技术理论

3.1.1 EIT数学描述

3.1.2 EIT正问题

3.1.3 EIT反问题

3.2.1μEIT系统构成

3.2.2 微流道传感器

3.2.3μEIT其它硬件设备

3.3μEIT成像算法研究

3.3.1 图像重组算法介绍

3.3.2 算法比较仿真模型

3.3.3 仿真条件及方法

3.3.4 仿真结果

3.4.1 电极双电层接触阻抗在μEIT的理论模型

3.4.2 仿真模型

3.4.3 仿真方法

3.4.4 仿真条件

3.4.5 仿真结果

3.5μEIT对微流道内细胞分布可视化实验研究

3.5.1 实验设备方法

3.5.2 实验条件

3.5.3 实验结果及分析

3.6 实验结果与讨论

3.6.1 频率与μEIT成像质量的关系

3.6.2μEIT成像精度讨论

3.6.3 GVSPM算法优势原因

3.7 本章小结

4 微流道内混合细胞溶液电阻抗特性μEIS检测研究

4.1 检测对象的电阻抗模型建立

4.1.1 细胞溶液的培养

4.1.2 活、死酵母菌细胞溶液的电阻抗模型

4.2 检测对象电阻抗模型的实验验证

4.2.1 实验设备

4.2.2 实验方法及实验条件

4.2.3 实验结果及讨论

4.3 离子浓度与电导率关系研究

4.3.1 仿真模型

4.3.2 仿真理论

4.3.3 仿真条件

4.3.4 仿真结果

4.4 微流道内混合细胞溶液检测

4.4.1 混合细胞溶液电学模型

4.4.2 定量测量理论

4.5 微流道内混合细胞溶液体积分数定量测量实验验证

4.5.1 实验条件

4.5.2 实验结果

4.6 混合细胞溶液活细胞体积分数定量检测讨论

4.6.2 与传统大传感器的对比

4.6.1 采用混合细胞溶液代替细胞培养液的影响

4.7 本章总结

5 微流道内混合细胞溶液分布μEIST可视化研究

5.1μEIST检测基础理论研究

5.1.1 理论数学模型

5.1.2 调整函数的确定

5.2μEIST成像算法研究

5.2.1σL和σD的成像频率确定

5.2.2 阀值电导率的确定

5.2.3 图形合成的正规化处理

5.3μEIST算法仿真验证

5.3.1 仿真模型及条件

5.3.2 测量频率的确定

5.3.3 图像重构

5.4.1 与单一频率成像对比

5.4.2 活细胞、死细胞及其培养液的电导率问题

5.5 本章总结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 本文创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

博士期间相关成果