基于微流控芯片和智能手机的病原体核酸即时检测技术研究

发布时间：2022-10-09 14:02

　　开展快速和高效的病原体即时检测技术研究在应对突发公共卫生事件中具有重要意义。目前针对病原体检测的主流方法是核酸检测,而传统的核酸检测技术需要使用庞大且复杂的仪器,使其无法适用于基础设施有限的区域。随着微流控芯片技术和智能手机技术的发展,将基于微流控芯片和智能手机的移动传感技术（mobile sensing based on the integration of microfluidic chip and smartphone,MS~2）应用于核酸检测 系统,是解决该问题的有效方法。然而,目前基于MS~2技术的核酸检测系统仍有不足,如缺乏核酸提取功能、检测方法单一和适用性差等,限制它们在基础设施有限区域的应用。由此,本文设计了一种基于MS~2技术的便携式核酸分析系统,该系统体积为32.5×20×20 cm~3,集成了微流体控制模块、温度控制模块和荧光采集模块。其中微流体控制模块结合一款核酸提取芯片能够实现芯片上的磁珠法核酸提取;高精度的温度控制模块可以实现等温温度控制和PCR变温温度控制;荧光采集模块使用六组滤光片,可以实现六种不同激发波段的荧光检测。智能手机通过一款自制的应用程序（Ap... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 微流控芯片技术
    1.3 智能手机
    1.4 国内外研究现状
    1.5 本文研究内容
第二章 基于MS~2技术的检测系统总体设计
    2.1 智能手机App功能
    2.2 微控制模块
    2.3 微流体控制模块
        2.3.1 磁珠法核酸提取
        2.3.2 模块设计
        2.3.3 芯片上核酸提取步骤
        2.3.4 提取能力验证
    2.4 温度控制模块
        2.4.1 控温原理
        2.4.2 模块设计
        2.4.3 电路和程序设计
        2.4.4 模块性能验证
    2.5 本章小结
第三章 基于智能手机的荧光检测模块研究
    3.1 光学系统结构
        3.1.1 透射式结构
        3.1.2 斜射式结构
        3.1.3 共聚焦式结构
    3.2 荧光检测模块设计
        3.2.1 光源的选择
        3.2.2 聚焦透镜的选择
        3.2.3 滤光片的选择
        3.2.4 结构设计
    3.3 荧光图像采集和结果处理
        3.3.1 图像采集
        3.3.2 结果处理
    3.4 本章小结
第四章 系统检测性能验证
    4.1 生物实验设计
        4.1.1 模板、引物和探针设计
        4.1.2 扩增体系
    4.2 六色荧光通道检测性能验证
    4.3 FAM通道检测灵敏度验证
    4.4 系统适用性验证
        4.4.1 multiplex PCR实验
        4.4.2 等温扩增验证
    4.5 实际样本检测
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者硕士期间发表论文与参加学术活动情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片技术应用进展[J]. 孙薇,陆敏,李立,张咏适.  中国国境卫生检疫杂志. 2019(03)
[2]环介导的恒温扩增技术及其在病毒性疾病诊断中的应用[J]. 秦成峰,秦鄂德.  生物技术通讯. 2007(05)
[3]微流控芯片发展与展望[J]. 方肇伦,方群.  现代科学仪器. 2001(04)



本文编号：3688766