船舶壓載水為防止船舶傾斜,保證船舶穩(wěn)定運行而加載到船上的海水,船舶壓載水中包含大量的浮游生物可能會導(dǎo)致外來生物入侵,對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。根據(jù)國際海事組織提出的《壓載水公約》中的D-2標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)導(dǎo)則,規(guī)定尺寸大于等于10μm且小于50μm的存活生物濃度應(yīng)小于10個/mL,符合該尺寸范圍的生物主要為微藻細胞。基于此,本文提出了一種基于微流控芯片的便攜式高通量船舶壓載水中微藻細胞快速檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以微流控芯片為檢測平臺,結(jié)合微藻細胞葉綠素?zé)晒鈾z測原理實現(xiàn)對船舶壓載水中的微藻細胞進行快速檢測。本文設(shè)計的系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩部分。硬件部分包括:微流控芯片模塊、熒光激發(fā)與接收模塊、信號處理模塊、ARM控制模塊、以及輔助模塊即電源模塊、閥泵壓力驅(qū)動模塊和機械模塊。其中,微流控芯片模塊作為樣品檢測平臺,合適的芯片結(jié)構(gòu)可以最大程度傳感出樣品特性;熒光激發(fā)與接收模塊可以激發(fā)和接收微藻細胞葉綠素?zé)晒?并且將光信號轉(zhuǎn)化為電信號;信號處理模塊主要為濾波放大電路,可以放大微藻細胞葉綠素?zé)晒庑盘?提高檢測系統(tǒng)的信噪比;ARM控制模塊可以驅(qū)動外置模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的工作;電源模塊可以為各個硬件提供合適的電壓;... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２光流式細磁儀原理圖［１６］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｌｏｗ?ｃｙｔｏｍｅｔｅｒ??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???０．４－?４３０ｎｍ??？?／?Ｌ．ｉｍＫａ?Ａ６６５ｎｍ??＾?０２－?＼?４６５ｎｍ?／?Ｉ??ｕ??０．０－?＼??＇?Ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?■?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?＇??４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００??波長（ｎｍ）??圖２．１葉綠素ａ和葉綠素ｂ吸收光譜圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ?ａ?ａｎｄ?ｂ??如圖２．１可以看出，在藍光波長處：葉綠素ａ和葉綠素ｂ吸光光波長分別為４３０ｎｍ??和４６５ｎｍ；在紅光波長處：葉綠素ａ和葉綠素ｂ吸光光波長分別為６６５ｎｍ和６５０ｎｒｒｕ總??之，葉綠素ａ和ｂ吸收藍色光的波長在４００－４９０ｎｍ，吸收紅色光的波長為６３０－７００ｎｍ。??因此，本系統(tǒng)利用葉綠素?zé)晒庠韺τ谖⒃寮毎M行判斷和汁數(shù)，不同微藻細胞葉綠素??含量不同，所產(chǎn)生熒光大小也不同［３２＿３４］。??根據(jù)微藻細胞的葉綠素?zé)晒庠�，結(jié)合微流控芯片檢測技術(shù)，設(shè)計了如圖２．２所示??的微藻細胞ＬＥＤ誘導(dǎo)熒光檢測原理。如圖２．２所示，利用微流控芯片作為檢測平臺，將??樣品加入其中，在閥泵的作用下，樣品從樣品管流入廢液管，經(jīng)過檢測通道，當(dāng)經(jīng)過檢??測區(qū)時，在上方４７０ｎｍ的ＬＥＤ激發(fā)光源的照射下，可以激發(fā)微藻細胞的葉綠素?zé)晒猓??通過下方的光電探測器進行接收，光電探測器的主要作用是接收微藻細胞葉綠素?zé)晒猓??并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。在上方ＬＥＤ激發(fā)光源和微流控芯片之間添加了?４７０ｎｍ藍色??濾光片，可以有效的濾除背景光，使激發(fā)光更純凈。在微流控芯

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???３船舶壓載水微藻細胞檢測系統(tǒng)硬件部分設(shè)計??３．?１微流控芯片的設(shè)計與制作??３．１．１微流控芯片的設(shè)計??微流控芯片作為樣品的檢測平臺，同吋可以結(jié)合葉綠素?zé)晒鈾z測技術(shù)進行微藻細胞??檢測。微流控芯片的優(yōu)點在于應(yīng)用小體積樣本就可以進行實驗的研宂，并且芯片本身體??積小，價格低，但檢測效率高。同時，當(dāng)設(shè)計好合適的芯片結(jié)構(gòu)后，可以最大程度的傳??感出檢測樣品的特性。本文提出ｒ?一種檢測船舶壓載水中微藻細胞熒光特征的微流控芯??片，芯片結(jié)構(gòu)如圖３．丨所示，該微流控芯片設(shè)計的形狀類似Ｚ型。??檢測通道??？?＾＿＾十?８ｍｍ?４＾??２．６ｍｒＡ＾Ｚ＜?……￣??樣品槽?＼??１??檢測區(qū)??３?１００?Ｍ?ｍ??３?—Ｕ?｜??ｌ?２ｒ＾ｍ?廢液槽??＾＝＝４＝〇??圖３．１微流控芯片結(jié)設(shè)計圖??Ｆｉｇ．?３．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ?ｆｌｕｉｄｉｃ?ｃｈｉｐ??圖３．１所示微流控芯片結(jié)構(gòu)包括樣品槽、檢測通道、檢測區(qū)以及廢液槽。樣品槽與??廢液槽分別連接兩個塑料軟管，在軟管另一端連接兩個樣品管和廢液管，用來裝載待檢??測的樣品以及檢測完成后的廢液。為了可以最大程度激發(fā)微藻細胞的葉綠素?zé)晒庑盘枺??本文設(shè)計了上述結(jié)構(gòu)。整個微流控芯片大小尺寸長寬高分別是５ｃｍ、３ｃｍ以及０．５ｃｍ。??其中樣品槽與廢液槽為半徑１．３ｍｍ高５ｍｍ的空心圓柱結(jié)構(gòu)；與樣品槽一端相連接的橫??向檢測通道的長為８ｍｍ、寬為２ｍｍ以及高為８０｜＿ｉｍ；豎直方向檢測通道的長為８ｍｍ、??．?－１７?－??


本文編號：2946880