【摘要】：數(shù)字PCR微流控芯片熒光檢測(cè)裝置的研發(fā)是生物學(xué)、光學(xué)、機(jī)械及電子等多學(xué)科交叉的重要熱點(diǎn)領(lǐng)域。本文基于本研究組研制的自吸離散式微流控芯片,研究了熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)中的部分關(guān)鍵技術(shù),并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的性能樣機(jī),同時(shí),通過(guò)肺癌細(xì)胞擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)與不確定度理論分析進(jìn)行了檢測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)與有效性驗(yàn)證。本文的具體工作和成果主要包括：1、設(shè)計(jì)和搭建了具有穩(wěn)定有效的熒光激發(fā)與采集功能的光電系統(tǒng)。具體包括：設(shè)計(jì)了基于TK5401的大功率LED激發(fā)光源恒流驅(qū)動(dòng)電路(含原理圖和PCB版圖)；利用波前重組技術(shù)設(shè)計(jì)了多透鏡組合準(zhǔn)直均勻光路,并利用Tracepro軟件對(duì)其進(jìn)行了光路仿真；采用CCD及配套光學(xué)膜片搭建了無(wú)短波移熒光采集光路。2、開(kāi)發(fā)了具備圖像采集與處理、亮點(diǎn)計(jì)數(shù)、結(jié)果輸出及數(shù)據(jù)管理等功能,且人機(jī)交互性能較好的數(shù)字PCR熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)。具體包括：驗(yàn)證了主成分分析法、投影法的傾斜校正效果；針對(duì)常規(guī)濾波和分水嶺算法的不足,提出了自動(dòng)定位小室分割方法；采用大津法進(jìn)行閾值計(jì)算及陽(yáng)性小室計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)快速而準(zhǔn)確。3、開(kāi)展了熒光檢測(cè)系統(tǒng)不確定性與不確定度的研究,對(duì)數(shù)字PCR檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)價(jià)。4、為了實(shí)現(xiàn)萬(wàn)級(jí)高密度芯片熒光圖像采集與還原,結(jié)合位移平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了結(jié)合Harris算法和RANSAC修正的熒光圖像拼接。進(jìn)而針對(duì)規(guī)則檢測(cè)陣列,提出了基于小室行列信息的快速拼接方法。本裝置的成功開(kāi)發(fā),標(biāo)志著高精度定量檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)儀器的成功集成,并將促進(jìn)數(shù)字PCR技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用推廣。
[Abstract]:The research and development of digital PCR microfluidic chip fluorescence detector is an important and hot field in biology, optics, mechanics and electronics. Based on the self-priming discrete microfluidic chip developed by this research group, this paper studies some key technologies of the fluorescence detection and analysis system, and develops the corresponding performance prototype, at the same time, The system evaluation and validity of lung cancer cell expansion test and uncertainty analysis were carried out. The main work and achievements of this paper are as follows: 1. A photoelectric system with stable and effective fluorescence excitation and acquisition function is designed and built. The main contents are as follows: the constant current driving circuit (including schematic diagram and PCB layout) of high power LED excitation light source based on TK5401 is designed, the multi-lens combination collimation uniform optical circuit is designed by using wavefront recombination technology, and the optical path simulation is carried out by Tracepro software. CCD and supporting optical diaphragm are used to construct the light path of fluorescence acquisition without shortwave shift. 2. The functions of image acquisition and processing, bright spot counting, result output and data management are developed. And the digital PCR fluorescence detection and analysis system with good human-computer interaction performance. The main contents are as follows: the principal component analysis (PCA) method and the tilt correction effect of projection method are verified, and the automatic location chamber segmentation method is proposed to overcome the shortcomings of conventional filtering and watershed algorithm. The threshold value and positive chamber count are calculated by using the method of Dajin. 3. The uncertainty and uncertainty of fluorescence detection system are studied, and the uncertainty of digital PCR detection results is evaluated. In order to realize the fluorescence image acquisition and restoration of the high density chip, combining with the displacement platform, the fluorescence image mosaic based on Harris algorithm and RANSAC correction is realized. Then, a fast stitching method based on column and column information is proposed for rule detection array. The successful development of this device marks the successful integration of high precision quantitative detection technology and testing instrument, and will promote the development and application of digital PCR technology.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2401508