基于LabVIEW的芯片PCR扩增荧光检测系统

发布时间：2021-08-27 17:25

　　针对传统的传染病病原体检测需要依靠实验室内昂贵的仪器和专业的技术人员,无法实现现场快速检测的问题,设计了一种基于LabVIEW的集芯片聚合酶链式反应（PCR）扩增和荧光检测于一体的低成本便携式装置。该装置硬件由计算机、USB相机、微流控芯片、温控单元、荧光检测单元等组成。实验时,首先使用LabVIEW编写的上位机程序控制温控单元,实现微流控芯片的PCR;然后在每个PCR循环中的延伸阶段利用USB相机采集一幅荧光图像;最后使用IMAQ Vision软件包对采集的荧光图像进行图像处理分析。通过对寨卡病毒的保守区核酸片段的分析,证明该系统能够满足核酸扩增荧光检测的要求,可以在现场实现核酸扩增检测,提高核酸检测的便携性。 

【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(02)CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

四通道微流控毛细管芯片

该系统程序的前面板如图3(a)所示，从图中可以看出该系统控温效果良好，可以满足PCR扩增反应的温度要求。图3(c)为芯片在第40个循环后的截图，从图中可以看出，103copies/μL和102copies/μL的管道内荧光较强，而且比较均匀;10 copies/μL的管道内部核酸浓度较低，尽管有了荧光信号，但是荧光不均匀，后续不做处理;对照组在40个PCR循环后依然没有一点荧光信号，说明该实验比较成功。对采集的荧光图像进行荧光强度处理，选取图3(c)中的103copies/μL和102copies/μL的两条荧光带，确定坐标，运行图像处理程序。图3(b)为荧光图像处理程序的前面板，从图中可以看到处理后的荧光强度曲线图。与图3(d)中相同实验条件在罗氏样机上跑的荧光强度曲线图比较，可以看出二者荧光强度曲线几乎吻合。重复上述实验，记录的PCR扩增曲线CT值如表3所示，从表中可以看出，在样品浓度相同时，实验组和罗氏样机上对照组的CT值几乎相同。说明该系统的检测限接近罗氏的荧光定量PCR仪，满足核酸检测的要求。

基于Lab VIEW的芯片PCR扩增荧光检测系统的装置示意图如图1所示。主要包含了3个模块:上位机程序模块、下位机电路模块、实验装置模块。上位机程序模块主要有三部分，用Lab VIEW编写的温度控制模块，图像采集模块和图像处理模块;下位机电路模块包括温度控制电路和LED灯控制电路;实验装置模块有荧光检测平台装置和温度控制平台装置。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的多通道温度监测系统设计[J]. 孙毅刚,何进,李岐.  现代电子技术. 2017(08)
[2]基于3D打印技术的集成核酸提取芯片制备[J]. 马忠杰,赵树弥,朱灿灿,朱灵,李志刚,张龙,王安,刘勇.  分析试验室. 2015(10)
[3]基于LabVIEW的PCR芯片温度控制系统[J]. 李金凤,张卫平,伍择希,陈俊杰,陈文元,吴校生.  传感器与微系统. 2012(06)
[4]基于LabVIEW的网络机器视觉检测系统[J]. 李培江,李淑清,高华,尤婷,吕梅蕾.  传感器与微系统. 2007(08)



本文编号：3366780