基因(DNA上具有遗传效应的片段)与疾病密切相关,除外伤、过度饥饿外,几乎所有的疾病都可以通过基因检测出风险,并可进行疾病的预警与针对性干预,从而有针对性地主动改善自己的生活环境和生活习惯,预防和避免重大疾病的发生。在2019年国家食品安全风险评估中心定稿的《2020年国家食品安全风险监测计划》中强调了开展食源性疾病监测,有力维护百姓健康和饮食安全的重要性。对食源性致病菌的检测主要是检测DNA,目前DNA检测实际工作中面临的技术问题是:目标DNA的高灵敏度检测技术与复杂样品中DNA高效富集技术。因此本文针对复杂样品体系中DNA样本纸基微流控芯片富集及控制技术开展研究,研究分三个层次展开,首先基于COMSOL Multiphysics软件的进行理论研究,其次在理论指导下建立了 DNA富集装置,再应用装置对DNA进行了快速高效的富集,本文主要创新工作如下:1.提出了一种重力介导的场效应放大富集带电分析物的方法(FASS),进行了基于COMSOL Multiphysics软件的理论仿真,耦合了电导率场、电势场、流体场、分析物浓度场进行分析研究,探究了重力介导与电场强度对富集结果的影响。仿真结果与实验结果相符,验证了理论的可行性。2.提出了 一种跨数量级疏密空间与时间定标分析的仿真计算策略,自主构建了 FASS的物理模型,获得了 FASS峰浓度和宽度随时间增长的简化无量纲关系,仿真结果表明可通过优化微纳通道长度与富集时间,来控制分子扩散和对流扩散的影响,并获得了较好分析物富集结果,富集倍比与电压值呈正相关。解决了 FASS中存在不均匀的电渗流(EOF),造成分析物富集受分子扩散和对流扩散影响的理论机制不清的问题。3.自主设计并搭建制作了复杂体系DNA富集装置,在Solidworks软件中设计包含有供电模块、光源模块、成像模块、升压模块、芯片模块的小巧、操作便捷的富集装置;在Android Studio平台上编写了与装置联用的现场即时检测手机app。利用装置实现了短时间高效率样品富集,在60秒内将色素富集了 10倍,并实现两种色素的富集与分离,100秒内将痕量诺如病毒病理片段DNA富集20倍。