摘要
徽流控纸芯片又称纸上微型实验室，是一种通过在纸基底上构建流体通道网络以实现分析检测的新型微流控分析器件。它将传统徵流控芯片微型化、便携化等特点与滤纸廉价易得、加工便利、生物相容性好等优势相结合，已成为一个全新的分析技术平台，在临床医疗诊断、食品安全检测和环境质量监控等领域均表现出较好的应用前景。本文旨在建立一种快速制备微流控纸芯片的新方法，并对其在生化分析中的应用进行研究。全文共分为三章：
第一章，主要综述了近年来微流控纸芯片的研究进展及等离子体技术在芯片加工中的应用。首先，对纸芯片的加工技术进行分类总结，并对纸芯片上适用的各类检测方法分别加以阐述；其次，着重介绍了徵流控纸芯片在临床健康诊断、食品安全检测和环境质量监控等方面的应用。最后，概述了等离子体技术的作用类型及其在微流控芯片加工中的应用。
第二章，研究建立了一种基于等离子体技术制作微流控纸芯片的新方法。
首先，将十八烷基三氯硅烷（OTS）自组装于滤纸纤维表面，实现其疏水化。
然后在模具的辅助下对滤纸进行等离子体处理，选择性降解模具镂空区域滤纸表面的OTS疏水化层，恢复该区域滤纸的亲水性，从而在滤纸上构建亲/疏水通道网络。考察了等离子体处理时间对滤纸表面亲水性和纵向亲水深度（水溶液由滤纸表层下渗至纤维内部的纵向深度）的影响，结果表明，等离子体处理30 s时，滤纸表面接触角降为0°，亲水深度可达180叫！（约为滤纸厚度）。同时对模具的材料与结构进行优化。研究结杲表明，由聚甲基丙烯酸甲基（PMMA）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）组合而成的复合摸具，可有效避免等离子体气氛渗透所造成的亲水通道扩张，实现模具图形向滤纸的高精度转移；提出了两种PMMA-PDMS模具的组合类型，以满足对滤纸亲水深度的不同需求。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对修饰前后的滤纸进行表征，探讨了等离子体处理前后滤纸亲疏水性变化机理。
第三章，利用第二章所述加工技术制备纸芯片，拓展其在生化分析中的应用：1）全血中血糖含量的测定。利用血细胞与血浆在纸芯片通道内流动性的差异，实现两者的分离，避免血细胞对显色反应的干扰；利用Trinder反应对血浆中的葡萄糖进行比色分析，检测结果与快速血糖仪所得数据基本一致；2）等电聚焦电泳分析。以通道化滤纸为基底构建纸上等电聚焦电泳平台，对芯片构型、电压条件、两性电解质浓度等因素进行优化，实现多组分蛋白的分离和聚焦和多通道同时并行的蛋白等电聚焦分离分析。
摘要
注意缺陷/多动障碍（Attention Deficit / Hyperactivity Disorder, ADHD）是一种很常见的儿童精神发育障碍疾病。近十几年来，ADHD已经是我国乃至全球的严重的公共卫生问题。近年来，基于图论的复杂网络分析极大地推进了人类对于脑网络组织模式的认识。本研究中，我们基于96个儿童的静息状态fMRI图像，采用图论的方法构建了每个儿童的复杂脑网络，进而分析了 ADHD症状引发的脑网络异常情况，最后基于构建的脑网络参数结合模式识别算法对于预测ADHD疾病的严重程度进行了初步探索。本研究所做的具体工作如下：
首先，我们基于96个受试儿童（其中33个ADHD儿童，63个正常儿童）的静息状态fMRI数据，构建每个儿童的复杂脑网络，并求得脑网络参数：三个节点网络参数和六个全局网络参数。研究结果表明儿童脑网络也呈现和成人相似的“小世界”属性，并且有一些与成人类似的对信息传递起重要作用的“hub”脑区。
其次，为分析人类注意缺陷严重程度（ADHD的症状之一）个体差异的脑网络机理，我们采用相关分析的方法分析了注意缺陷评分（IAS）与复杂脑网络参数的系数。实验结果表明：双边的尾状核和丘脑、左侧的中扣带和舌回以及右侧的海马的节点网络参数与IAS评分呈现显着的正相关（P<0.01），进一步的逐步线性回归分析中，生成的IAS评分预测模型中仅保留了左侧中扣带的中介核心性和左侧尾状核的全局效率。这些研宄发现说明这七个脑区的局部网络拓扑组织结构影响了注意行为的个体表现。
最后，我们基于复杂脑网络参数采用支持向量回归的方法，对个体注意缺陷水平进行预测。本研究中，我们基于复杂脑网络参数与IAS的相关系数进行特征选择，分别采用线性核函数和多项式核函数，用支持向量回归的方法构建IAS评分预测模型，通过留一法交叉验证。结果表明，基于与IAS相关性最强的50个特征，采用多项式核函数，可以达到最好的预测效果，预测IAS与真实IAS的相关性系数达到0.44.
综上所述，本研宄中我们基于静息状态fMRI数据，对ADHD疾病注意缺陷症状的复杂脑网络机理做了一定探索，并对基于复杂脑网络参数开展ADHD注意缺陷症状严重程度预测进行了初步探索。本研究结果不仅有助于推进我们对注意缺陷脑机理的认识，而且对基于磁共振影像的ADHD辅助诊断研宄有借鉴意义。
摘要
同步是自然界和人类社会中普遍存在的现象，受到了来自生物、化工、医疗、航天、社会和经济等各个领域学者的广泛关注，其中有关复杂网络同步的研究显得尤为重要。
对复杂网络同步的研究不仅具有重要的学术价值而且具有广泛的应用基础。由于实际网络中的空间距离、有限的信号传输速度、节点的竞争、通道拥塞和记忆效应等因素的影响，会使得网络中存在时间延迟的现象，因此考虑时滞网络的同步问题更加符合实际。
另外，脉冲控制作为一种经典的控制手段，由于它不仅结构简单、控制成本低，而且鲁棒性强，已经被广泛用于实际工程系统中。因此本文基于Lyapunov稳定性理论、脉冲时滞微分方程和比较定理，深入研究了几类时滞复杂动态网络的脉冲同步问题。主要研究成果如下：
首先，提出了具有系统时滞和耦合时滞的复杂动态网络模型。采用牵制控制策略即对网络中的部分节点施加脉冲控制，研究了该时滞动态网络的脉冲同步问题，其中以节点的自身状态和目标状态误差的大小作为选取受控制节点的准则，分别得出了对称和非对称时滞动态网络全局指数同步的充分条件，同时引入了平均脉冲间隔的定义，减少了理论结果的保守性，最后通过仿真结果验证了结论的有效性。
其次，探讨了具有分布时滞耦合的复杂动态网络的脉冲同步。在有些情况下，现实网络中的信号传播不是瞬时的，不能由离散时滞来模拟而只能用分布式时滞模拟，所以分布式时滞也是影响网络动力学行为的重要因素。针对分布延迟积分项，对比较定理进行了扩展。通过适当设计脉冲控制器，借助于Lyapunov函数、线性矩阵不等式、Jensen不等式以及Kronecker积，给出了分布时滞耦合动态网络指数同步的判定准则；同时分析了分布式延迟对网络同步的影响。最后选取以混沌系统作为单个节点的动力学系统，且称合拓扑结构采用小世界网络来进行仿真，验证了理论结果的正确性。
最后，研究了具有异质节点的复杂动态网络的脉冲同步。由于异质网络中每个节点都拥有不同的动态行为，一般很难拥有共同的平衡点或者同步流形，那么很难使网络中的每个节点达到完全同步，即存在一定的同步误差。本文采用了网络中所有节点状态的加权平均作为虚拟目标轨迹，设计适当的脉冲控制器，并给出了具有异质节点的动态网络同步的充分条件。同时借助线性矩阵不等式给出同步误差的估计，最后通过仿真得出理论结果的有效性。
