可吸入颗粒物一般指空气动力学当量直径小于等于10μm的固体颗粒物（飘尘）,其能在空气中长时间悬浮,对大气能见度和人体健康的影响都很大。尤其是纳米尺度的粒子,其更易随呼吸侵入人体的肺部组织,造成健康危害。然而,目前仍缺乏有效的研究手段分析细颗粒物侵入人体的过程及研究其对人体健康的危害。在本论文中,针对以上问题,笔者设计并制备了一系列检测装置及传感平台,建立了一套全新的研究大气微小颗粒物对生物屏障穿透性、分布、示踪的检测方法。同时可以分析出颗粒物对细胞膜、肺表面活性物质的损伤程度,对分析大气细颗粒物的毒理与生物效应和与疾病危害相关的影响机制具有科学及应用价值。论文的主要研究内容和成果如下:1.设计并搭建了一种基于智能手机与虚拟撞击器的细颗粒物分离、检测系统,首先通过精密机械加工技术制备了一款小型化的粒子虚拟撞击器,并利用二氧化硅粒子（Si O2）和聚苯乙烯粒子（PS）验证了虚拟撞击器的粒子分离效率。然后联用智能手机对目标颗粒物进行拍照取像,通过自写的APP软件对颗粒物图像进行分析从而得出细颗粒物尺寸信息,实现了细颗粒物的快速分离检测。2.设计并制造了一套集成小型化虚拟撞击器（m VI）和场效应管（FET）电学传感器的便携式细颗粒物检测器,该检测器通过单片机的电学操作实现颗粒物的自动分离,提高了颗粒物的分离准确度。分离的颗粒物通过FET进行了检测验证,证明了系统的可行性。这种便携式颗粒物检测器成本低廉,能够在线实时地进行大气颗粒物检测,其在环保,医疗,药理等各个领域都有重要的应用价值。3.设计了一种基于石英晶体微天平（QCM-D）与场效应管（FET）相结合的双检测方法,研究了不同尺寸,不同电性及不同亲疏水性的纳米粒子与磷脂膜相互作用进行检测。对质量敏感的QCM-D可以提供由纳米粒子破坏引起的磷脂膜的质量变化和粘弹性变化信息,而对离子传导敏感的FET可以提供纳米粒子透膜过程中引起的电流变化信息。双检测系统能够对纳米粒子透膜过程进行实时、高效地观测和分析,并深入研究纳米粒子穿透生物膜机理。4.设计并制备了一款集成微传感器的柔性肺芯片,通过激光打孔技术在PDMS薄膜上制造通孔形成模拟肺部气液界面的结构,并利用Langmuir–Blodgett（LB）拉膜技术将磷脂双层膜铺覆在柔性肺芯片内,通过向肺芯片施加外界机械拉应力,体外模拟“呼吸”运动,采用FET检测方法实现了对微环境变化下纳米粒子的透膜机理的有效分析。这一相互作用的研究有助于深入揭示气液界面的生物-纳米粒子的特殊相互作用,揭示颗粒物对人体健康影响的作用机理奠定重要的科学基础。