本文關(guān)鍵詞：光子微球生物芯片自動化檢測系統(tǒng)的研發(fā)

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【摘要】：Point Of Care Testing (POCT,現(xiàn)場檢測)設(shè)備具有集成度高、體積小、造價低,自動化／智能化程度高的特點,對操作人員專業(yè)技能要求低,特別適合于一些基層社區(qū)醫(yī)院、病房、家庭、戰(zhàn)場以及各種現(xiàn)場標本的測定。然而受到檢測原理、材料、制造技術(shù)以及檢測方法的限制,目前真正能夠用于體液檢測的POCT設(shè)備并不多見。而基于光子晶體編碼微球的多元生物分子檢測技術(shù)可實現(xiàn)對樣品中多組分的同時檢測,能夠滿足POCT的應(yīng)用與發(fā)展需求,且將編碼微球與微流控芯片結(jié)合可以提供一種更為簡單快捷的POCT檢測方法。針對POCT設(shè)備集成化、自動化的需求,本文重點研究了基于光子晶體微球微流分析芯片的自動化檢測系統(tǒng),在系統(tǒng)的設(shè)計、構(gòu)建以及各個部分的實現(xiàn)都做了研究,并應(yīng)用于蛋白質(zhì)的多元檢測。研究工作的內(nèi)容可分為以下三個部分：一、光子晶體微球微流分析芯片與流體反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計。本文設(shè)計了一種基于毛細管的微流分析芯片,對其原理、模型設(shè)計、制作步驟、檢測效果等方面進行了研究,并依據(jù)反應(yīng)流程與原理設(shè)計了一個自動化流體反應(yīng)系統(tǒng),該系統(tǒng)包含微泵、微閥等微流體器件與集成控制電路等,通過軟件控制自動化選擇合適的試劑輸入芯片進行反應(yīng),并對反應(yīng)參數(shù)進行了優(yōu)化。二、自動化光學(xué)成像系統(tǒng)的設(shè)計。本文依據(jù)光子微球生物芯片的檢測原理,設(shè)計并構(gòu)建了一個小型化的光學(xué)成像系統(tǒng),并研究其控制過程和上位機軟件。通過軟件的控制,它可以自動化地進行濾色塊的切換,實現(xiàn)明場和熒光兩種成像模式,并采集芯片內(nèi)部微球的明場編碼圖像和熒光圖像。三、圖像處理與蛋白質(zhì)的多元檢測。本文利用構(gòu)建的流體反應(yīng)系統(tǒng)進行不同濃度的抗原蛋白檢測實驗,并用光學(xué)成像系統(tǒng)采集反應(yīng)后的圖像。在此基礎(chǔ)上提出了適合于光子微球生物芯片圖像的處理算法,通過圖像匹配、預(yù)處理、分割識別等一系列操作,最終提取圖像中的微球數(shù)據(jù)進行熒光定量和顏色解碼,并驗證了該系統(tǒng)用于蛋白質(zhì)多元檢測的可行性。該系統(tǒng)的檢測限達到62.6ng/mL,并驗證了其運用于多元生物分子檢測的可行性,檢測準確性達到85%。整個過程自動化進行,適合于POCT的應(yīng)用與研究。
【關(guān)鍵詞】：POCT 光子晶體微球 生物芯片 自動化分析 多元檢測
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH776;TP274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-29
• 1.1 POCT的現(xiàn)狀與發(fā)展9-11
• 1.1.1 POCT的概念9-10
• 1.1.2 POCT的發(fā)展需求與現(xiàn)狀10
• 1.1.3 POCT面臨的困難10-11
• 1.2 微流控技術(shù)與POCT11-18
• 1.2.1 微流控技術(shù)及其發(fā)展11
• 1.2.2 微流控系統(tǒng)的組成11-13
• 1.2.3 微流控技術(shù)在POCT中的應(yīng)用13-18
• 1.3 多元生物檢測技術(shù)18-21
• 1.3.1 微陣列編碼技術(shù)18-19
• 1.3.2 流動載體編碼技術(shù)19-21
• 1.3.3 多元檢測的困難與發(fā)展21
• 1.4 總結(jié)和論文概述21-23
• 1.5 參考文獻23-29
• 第二章 自動化流體反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計29-49
• 2.1 前言29
• 2.2 微流控芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作29-33
• 2.2.1 芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計與檢測原理29-31
• 2.2.2 芯片制作31-33
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)33-46
• 2.3.1 系統(tǒng)設(shè)計難點33-35
• 2.3.2 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計35-37
• 2.3.3 系統(tǒng)模塊設(shè)計37-43
• 2.3.4 系統(tǒng)參數(shù)測定43-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 2.5 參考文獻47-49
• 第三章 自動化光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)計49-64
• 3.1 前言49
• 3.2 系統(tǒng)成像原理49-52
• 3.2.1 系統(tǒng)設(shè)計難點49-51
• 3.2.2 成像光路設(shè)計51-52
• 3.3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)52-62
• 3.3.1 系統(tǒng)功能配置與參數(shù)52-57
• 3.3.2 工作流程57-58
• 3.3.3 通信模塊58-60
• 3.3.4 系統(tǒng)軟件60-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 3.5 參考文獻63-64
• 第四章 圖像分析與蛋白質(zhì)的多元檢測64-82
• 4.1 前言64
• 4.2 實驗部分64-66
• 4.2.1 實驗試劑與儀器64-65
• 4.2.2 微球表面修飾65
• 4.2.3 抗原檢測反應(yīng)65
• 4.2.4 蛋白質(zhì)的多元檢測65-66
• 4.3 圖像分析66-78
• 4.3.1 圖像匹配66-67
• 4.3.2 圖像去噪67-69
• 4.3.3 圖像增強69-71
• 4.3.4 圖像識別71-75
• 4.3.5 數(shù)據(jù)分析75-78
• 4.4 實驗分析78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 4.6 參考文獻81-82
• 第五章 總結(jié)與展望82-84
• 致謝84-85
• 碩士期間參與發(fā)表的論文和專利85

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