本文關(guān)鍵詞：可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學(xué)表面等離子體共振(Surface plasmon resonance, SPR)生物傳感技術(shù)是一種快速高效的生物敏感檢測(cè)方法,具有免標(biāo)記、非破壞、實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等特點(diǎn),目前已經(jīng)在食品安全分析、環(huán)境保護(hù)、臨床醫(yī)學(xué)、藥物研究以及農(nóng)業(yè)等方面得到廣泛的應(yīng)用。在生物分子相互作用過(guò)程中,光學(xué)SPR生物傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)生物分子間的反應(yīng)速度和親和力,對(duì)蛋白質(zhì)功能分析、藥物開(kāi)發(fā)、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究提供強(qiáng)有力的支持。光學(xué)SPR生物傳感器能夠?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)抗原與抗體(配體與受體)之間的結(jié)合與解離過(guò)程,根據(jù)監(jiān)測(cè)獲得的結(jié)合與解離曲線對(duì)樣品中耦聯(lián)到生物敏感膜上的生物分子進(jìn)行定量分析,通過(guò)曲線擬合計(jì)算得到生物分子相互作用的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和親合力常數(shù),對(duì)于研究生物分子相互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程具有重大意義。本論文介紹了一種新穎的可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的設(shè)計(jì)方案,成功構(gòu)建了一個(gè)可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的檢測(cè)機(jī)構(gòu)；介紹了可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的結(jié)構(gòu)組成、光電信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理算法。通過(guò)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)一字線激光器在導(dǎo)軌上做變速往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成對(duì)蒸鍍?cè)诶忡R端面的金膜角度掃描。通過(guò)計(jì)算分析SPR生物傳感器的靈敏度,采用直角棱鏡結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的等邊三角棱鏡結(jié)構(gòu),既便于安裝與調(diào)節(jié),又避免了對(duì)入射光線的角度干涉的限制。采用霍爾傳感器A44E檢測(cè)一字線激光器的位移信號(hào),然后傳輸給單片機(jī)STC89C51進(jìn)行計(jì)數(shù),利用Keil C軟件對(duì)單片機(jī)STC89C51進(jìn)行編程,通過(guò)中斷信號(hào)控制面陣CCD圖像數(shù)據(jù)的采集,實(shí)時(shí)記錄采集圖像的時(shí)間、位置等信息。利用限幅濾波、中值濾波和基于動(dòng)態(tài)基線一階矩算法等方法對(duì)采集得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以獲得光學(xué)SPR共振最低點(diǎn)。采用體積分?jǐn)?shù)為10%、25%、30%、40%、50%和60%的乙醇溶液對(duì)可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,獲得光學(xué)SPR共振像素位點(diǎn)與乙醇體積分?jǐn)?shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。結(jié)果表明：可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀在檢測(cè)乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)上具有很好的線性關(guān)系與較高的靈敏度,相關(guān)系數(shù)為0.9988,靈敏度可達(dá)845.60(共振像素位點(diǎn)/乙醇體積分?jǐn)?shù))。本論文提出了一種新穎的基于Gauss-Newton算法的Marquardt算法對(duì)生物分子相互作用的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先建立生物分子相互作用的準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,然后對(duì)乙型肝炎表面抗原與抗體分子的相互作用數(shù)據(jù)由自制的生物分析儀獲得,最后使用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的Marquardt算法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行非線性擬合,從而獲得抗原與抗體分子相互作用的結(jié)合和解離常數(shù),結(jié)果表明Marquardt算法不但能夠有效降低對(duì)初始值的依賴(lài)性,也大大降低了迭代次數(shù)。對(duì)可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的研究,適應(yīng)了生物分析儀便攜化的發(fā)展要求,不僅解決了一字線激光器角度掃描式光學(xué)SPR生物分析儀中面陣CCD的采集頻率與激光器速率不匹配而產(chǎn)生拖影現(xiàn)象,而且解決了采集圖像數(shù)據(jù)量過(guò)大造成面陣CCD采集停滯現(xiàn)象的發(fā)生,大大提高了檢測(cè)效率與測(cè)試精度。隨著面陣CCD技術(shù)的不斷創(chuàng)新且廣泛應(yīng)用于快速檢測(cè),面陣CCD圖像采集可以方便地滿足多通道及多種物質(zhì)檢測(cè)的要求,因此可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀具備廣闊的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)SPR生物分析儀 可控CCD 霍爾傳感器 直角棱鏡 動(dòng)態(tài)一階矩算法
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：Q-337
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 引言8-10
• 1.2 光學(xué)SPR生物分析儀構(gòu)建方法10-11
• 1.2.1 常見(jiàn)光學(xué)SPR生物分析儀設(shè)計(jì)方法10
• 1.2.2 便攜式光學(xué)SPR生物分析儀基本思路10-11
• 1.3 可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀11-13
• 1.3.1 激光器運(yùn)動(dòng)位移控制傳感器11-12
• 1.3.2 控制方式12-13
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容13
• 1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 1.6 論文章節(jié)結(jié)構(gòu)14-15
• 2 光學(xué)SPR生物傳感器15-22
• 2.1 光學(xué)表面等離子體的產(chǎn)生及其特性15
• 2.2 光學(xué)SPR生物傳感器敏感原理15-20
• 2.3 光學(xué)SPR生物傳感器的調(diào)制方法及性能參數(shù)評(píng)價(jià)20-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 3 可控CCD光學(xué)SPR結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)22-26
• 3.1 霍爾傳感器22-23
• 3.2 不連續(xù)采樣控制電路設(shè)計(jì)23-25
• 3.2.1 硬件設(shè)計(jì)23-24
• 3.2.2 軟件設(shè)計(jì)24-25
• 3.3 小結(jié)25-26
• 4 面陣CCD光譜采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-33
• 4.1 面陣CCD26-27
• 4.2 面陣CCD的信號(hào)轉(zhuǎn)換27-28
• 4.3 控制電路設(shè)計(jì)28-31
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論31-32
• 4.5 小結(jié)32-33
• 5 光學(xué)SPR信號(hào)處理及算法33-36
• 5.1 數(shù)字濾波算法33-34
• 5.2 基于動(dòng)態(tài)基線一階距算法34-35
• 5.3 小結(jié)35-36
• 6 可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀整體設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)36-43
• 6.1 基本思路36-37
• 6.2 棱鏡的選擇37-38
• 6.3 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及制造38-39
• 6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論39-42
• 6.5 小結(jié)42-43
• 7 SPR動(dòng)力學(xué)分析43-50
• 7.1 可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀的動(dòng)力學(xué)分析43-49
• 7.2 小結(jié)49-50
• 8 總結(jié)與展望50-51
• 8.1 論文研究?jī)?nèi)容總結(jié)50
• 8.2 創(chuàng)新點(diǎn)50
• 8.3 今后的工作展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 英文摘要58-60
• 碩士期間發(fā)表的論文及專(zhuān)利60

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周蕾,紀(jì)軍,楊瑞馥;上轉(zhuǎn)磷光技術(shù)在快速生物分析中的應(yīng)用[J];生物技術(shù)通報(bào);2003年03期

2 魯興樹(shù);用生物分析法做水質(zhì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)[J];生物學(xué)通報(bào);2001年06期

3 馮蕾;孟慶青;楊海莎;朱云婷;陳曉靜;;固相微萃取-液相色譜聯(lián)用在生物分析中的新策略[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2011年11期

4 王秋泉;;基于電感耦合等離子體質(zhì)譜的生物分析[J];色譜;2013年12期

5 葛鳳燕,閆喜龍,潘惠英,周小麗,陳立功;熒光素類(lèi)探針在生物分析中的研究進(jìn)展[J];分析化學(xué);2005年08期

6 王娟;楊秀榮;;雙偏振干涉測(cè)量技術(shù)在生物分析方面研究應(yīng)用進(jìn)展[J];分析化學(xué);2008年09期

7 林;;“空間多指標(biāo)生物分析儀器開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”重大專(zhuān)項(xiàng)啟動(dòng)[J];化學(xué)分析計(jì)量;2013年02期

8 韋榮編,邱高峰,張?jiān)?幾種常用生物分析軟件的特點(diǎn)及其使用簡(jiǎn)介[J];生物技術(shù)通報(bào);2003年03期

9 于黎娟;禚林海;唐波;;納米金光學(xué)探針的生物分析應(yīng)用新進(jìn)展[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

10 谷峪;侯彩霞;韓利華;梁英華;;納米粒子探針及其在生物分析中的應(yīng)用[J];材料工程;2010年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張放;邵華;;微流控芯片在生物分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展[A];山東省微量元素科學(xué)研究會(huì)第三屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文匯編[C];2006年

2 楊秀榮;王娟;;雙偏振極化干涉測(cè)量技術(shù)在有機(jī)和生物分析的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十四屆有機(jī)分析及生物分析學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

3 趙偉潔;商云嶺;鄔建敏;;用于非標(biāo)記生物分析的多孔硅微孔陣列芯片[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第09分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

4 侯巍;王麗萍;徐淑坤;;量子點(diǎn)的熒光共振能量轉(zhuǎn)移在生物分析中的應(yīng)用[A];第十屆全軍檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2005年

5 崔華;沈雯;;發(fā)光功能化的納米探針及其分析應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十屆全國(guó)發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

6 向娟;王建秀;周飛艨;;聯(lián)用技術(shù)在生物分析中的應(yīng)用[A];第四屆海峽兩岸分析化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 趙元弟;駱清銘;;納米熒光顆粒在生物分析中的應(yīng)用[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

8 宋世平;樊春海;;納米金生物復(fù)合探針的構(gòu)建及其在生物分析中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十四屆有機(jī)分析及生物分析學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

9 夏媛媛;司端運(yùn);劉昌孝;;FDA生物分析方法確證的發(fā)展與動(dòng)態(tài)[A];第九屆全國(guó)藥物和化學(xué)異物代謝學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

10 王雪;邱建備;尹兆益;宋志國(guó);;近紅外熒光探針在生物分析中的應(yīng)用進(jìn)展[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展——首屆云南省科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 通訊員 胡瓊　記者 何國(guó)慶;探討生物分析技術(shù)等領(lǐng)域新進(jìn)展[N];湖南日?qǐng)?bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王艷艷;功能化生物傳感界面的構(gòu)建及其在生物分析中的應(yīng)用[D];南開(kāi)大學(xué);2010年

2 盧晉;基于表面等離子體的電化學(xué)技術(shù)在生物分析中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 曹百穹;可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 卿萌;石墨烯基電化學(xué)傳感器的生物分析應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2013年

3 畢燕;YBO_3：Tb熒光分子探針的制備及其在生物分析中的應(yīng)用[D];東北大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：可控CCD光學(xué)SPR生物分析儀設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：388101