發(fā)布時間：2017-07-04 00:12

  本文關(guān)鍵詞：基于磁分離的全自動核酸提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：近年來,核酸檢測技術(shù)因其靈敏性高、特異性強(qiáng)且無窗口期等顯著優(yōu)點(diǎn)在生命科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)臨床檢驗(yàn)中發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。隨著核酸檢測技術(shù)的不斷發(fā)展,研究人員期望能夠在短時間內(nèi)完成對大量樣本的檢測研究,而作為核酸檢測過程中首要關(guān)鍵的核酸提取技術(shù),成為制約核酸檢測技術(shù)發(fā)展和廣泛推廣應(yīng)用的瓶頸之一。核酸提取技術(shù)亟需朝著高效、快速、全自動化的方向發(fā)展,因此,針對自動化核酸提取系統(tǒng)的深入探究和實(shí)現(xiàn)是迫切且必要的�；谏鲜鲂枨�,本文以“方法指導(dǎo)設(shè)備研制,設(shè)備促進(jìn)方法完善”為設(shè)計(jì)思想,提出了一套完整的基于磁分離的全自動核酸提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,圍繞著全自動核酸提取系統(tǒng)的核心方法、功能模塊、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等的原理和技術(shù)進(jìn)行了較為深入的分析研究和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。以生化實(shí)驗(yàn)通用的96孔板為反應(yīng)容器,有針對性的設(shè)計(jì)了磁棒式磁分離裝置,將運(yùn)動控制技術(shù)、溫度控制技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合,構(gòu)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的快速高效、全自動的小型化核酸提取純化平臺,可同時提取1-16個樣本,滿足了現(xiàn)場便攜式快速樣本處理的需求。解決了當(dāng)前自動化核酸提取技術(shù)的瓶頸問題，搭建了基于μCOS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的嵌入式控制平臺,并完成了電源模塊、電機(jī)驅(qū)動、傳感器采集、通信模塊、溫度控制等硬件電路設(shè)計(jì),通過系統(tǒng)的軟件編程實(shí)現(xiàn)了對三大功能模塊的高效驅(qū)動和對系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控報(bào)警。完成了對全自動核酸提取系統(tǒng)各個功能模塊的制造、組裝和控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試之后,根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)通過全血DNA提取實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)整體性能的完善性進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明整個系統(tǒng)自動化程度高,提取速度快,結(jié)果穩(wěn)定,操作簡便,具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：磁分離 自動化 核酸提取
【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】：2015
【分類號】：Q503
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題的研究背景與意義9-10
• 1.2 核酸提取技術(shù)概述10-12
• 1.2.1 核酸提取技術(shù)的原理和研究進(jìn)展10
• 1.2.2 常用的DNA提取方法介紹10-12
• 1.3 自動化核酸提取的原理12-14
• 1.4 國內(nèi)外核酸提取儀器的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 國外核酸提取儀器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 國內(nèi)核酸提取儀器研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容和意義17-19
• 1.5.1 運(yùn)動控制模塊17
• 1.5.2 溫度控制模塊17
• 1.5.3 人機(jī)交互模塊17-18
• 1.5.4 嵌入式控制系統(tǒng)18-19
• 第二章 系統(tǒng)總體規(guī)劃與方案設(shè)計(jì)19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)19-25
• 2.2.1 系統(tǒng)功能和組成19-20
• 2.2.2 磁珠法核酸提取技術(shù)20-21
• 2.2.3 磁分離裝置設(shè)計(jì)21-24
• 2.2.4 功能模塊劃分24
• 2.2.5 系統(tǒng)控制平臺24-25
• 2.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)25-26
• 2.4 系統(tǒng)的主要技術(shù)目標(biāo)26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 運(yùn)動控制模塊設(shè)計(jì)27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)27-30
• 3.2.1 運(yùn)動控制技術(shù)27
• 3.2.2 運(yùn)動控制模塊設(shè)計(jì)要求27-28
• 3.2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28
• 3.2.4 傳動方式設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.5 電機(jī)選型29-30
• 3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)30-35
• 3.3.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.2 電機(jī)加減速控制算法31-32
• 3.3.3 S型曲線算法32-33
• 3.3.4 運(yùn)動控制算法的實(shí)現(xiàn)33-35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-36
• 3.4.1 機(jī)械原點(diǎn)定位精度實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.4.2 機(jī)械傳動重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 溫度控制模塊設(shè)計(jì)37-47
• 4.1 引言37
• 4.2 溫度采集裝置37-38
• 4.2.1 溫度傳感器選擇37
• 4.2.2 測溫電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.3 溫度調(diào)節(jié)裝置38-44
• 4.3.1 溫度調(diào)節(jié)裝置的組成39-40
• 4.3.2 溫度控制算法40-44
• 4.3.3 控制算法程序設(shè)計(jì)44
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-47
• 第五章 人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 觸摸屏控制裝置設(shè)計(jì)47-49
• 5.2.1 觸摸屏技術(shù)的選擇及其性能簡介47
• 5.2.2 觸摸屏控制裝置的主要組成47-49
• 5.3 人機(jī)交互模塊通信設(shè)計(jì)49-52
• 5.3.1 通信方式選擇49
• 5.3.2 通信接口設(shè)計(jì)49-50
• 5.3.3 通信協(xié)議制定50-52
• 5.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)52-55
• 5.4.1 設(shè)計(jì)方法52
• 5.4.2 人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)和操作流程52-55
• 5.5 本章小結(jié)55-57
• 第六章 嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-69
• 6.1 引言57-58
• 6.1.1 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)57
• 6.1.2 嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)57-58
• 6.2 嵌入式控制系統(tǒng)平臺搭建58-62
• 6.2.1 微處理器的選型58-59
• 6.2.2 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇59-60
• 6.2.3 μC/OS-Ⅱ在C8051f上的移植60-62
• 6.3 嵌入式控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)62-65
• 6.3.1 電源模塊和復(fù)位電路設(shè)計(jì)63
• 6.3.2 系統(tǒng)復(fù)位電路63
• 6.3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)63-64
• 6.3.4 光電傳感器電路設(shè)計(jì)64
• 6.3.5 溫度控制電路設(shè)計(jì)64-65
• 6.3.6 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)65
• 6.4 嵌入式控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)65-67
• 6.4.1 監(jiān)控報(bào)警任務(wù)66-67
• 6.4.2 限位掃描任務(wù)67
• 6.4.3 交互任務(wù)67
• 6.4.4 電機(jī)驅(qū)動任務(wù)67
• 6.4.5 溫度采集任務(wù)67
• 6.4.6 溫度控制任務(wù)67
• 6.5 本章小結(jié)67-69
• 第七章 系統(tǒng)驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)69-73
• 7.1 引言69
• 7.2 手動DNA提取實(shí)驗(yàn)69-70
• 7.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器69-70
• 7.2.2 實(shí)驗(yàn)過程70
• 7.3 全自動核酸提取系統(tǒng)DNA提取實(shí)驗(yàn)70-71
• 7.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器70-71
• 7.3.2 實(shí)驗(yàn)過程71
• 7.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析71-72
• 7.5 本章小結(jié)72-73
• 第八章 總結(jié)與展望73-75
• 8.1 總結(jié)73-74
• 8.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 碩士期間發(fā)表論文和專利申請81-83
• 致謝83

【相似文獻(xiàn)】

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1 劉文;柯輝鵬;梁紅;;動植物總核酸提取試驗(yàn)[J];仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

2 張麗;楊蓮茹;吳紹強(qiáng);;核酸提取方法的研究進(jìn)展[J];中國動物檢疫;2011年12期

3 韓峰,宮倩紅,史曉，

本文編號：515682