【摘 要】
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面对现今由动植物病原体引发的生物安全问题及生物安全检测领域中对快速准确的检测技术的重大需求,本文通过微流控芯片微通道和微叉指电极数值模拟,设计了嵌有微叉指阵列金电极的微流控芯片,并且搭建了用于病毒快速准确检测的微流控阻抗检测与分析系统。利用该系统实现了番茄环斑病毒的阻抗检测,建立了不同浓度病毒和阻抗值之间的定量检测模型。主要研究内容和结果如下:（1）研究了微流控阻抗检测原理和电化学阻抗谱方法,设计
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面对现今由动植物病原体引发的生物安全问题及生物安全检测领域中对快速准确的检测技术的重大需求,本文通过微流控芯片微通道和微叉指电极数值模拟,设计了嵌有微叉指阵列金电极的微流控芯片,并且搭建了用于病毒快速准确检测的微流控阻抗检测与分析系统。利用该系统实现了番茄环斑病毒的阻抗检测,建立了不同浓度病毒和阻抗值之间的定量检测模型。主要研究内容和结果如下:（1）研究了微流控阻抗检测原理和电化学阻抗谱方法,设计制作了内嵌微叉指电极的微流控芯片,同时搭建了兼具驱动模块、检测模块和分析模块的微流控阻抗检测和分析系统,建立了微流控芯片上病毒定量检测模式:以阻抗差值变化大小来选择较优的测量频率,在该最优频率下得到不同浓度病毒和阻抗值之间的定量模型。（2）使用Comsol Multiphysics进行了微通道流态仿真、微叉指电极电场强度分布仿真和不同尺寸参数的电极的阻抗响应仿真。微通道仿真结果显示,金叉指电极应设置在距微通道入口三分之一处。微叉指电极仿真结果显示,选择阻抗响应最佳的电极即电极宽度为15μm,电极间距为15μm,电极高度为100nm的微叉指电极作为实验所用的检测电极。（3）在100K～1Hz的检测频率范围内,对浓度范围10～10-3μg/m L的番茄环斑病毒进行阻抗检测,检测时间为30min。在10.7Hz的最佳检测频率下,建立了番茄环斑病毒浓度C与阻抗值Z的定量关系,检测限为3.4 ng/m L。测量结果与常规检测方法相比具有更低的检测限和更短的检测时间的优势。此外,验证了番茄环斑病毒的微流控阻抗定量检测具有良好的特异性。
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