基因提取与检测一体化的关键技术研究

发布时间：2021-04-27 03:52

　　随着分子检测技术的快速发展,近年来检验检疫现场快速基因检测、突发传染病的应急处理、临床体外诊断等基因检测的需求日益强烈。具有全封闭、全自动化、快速、无生物安全隐患等特点,可以实现“样品进→结果出”的基因提取、扩增和检测于一体的全自动化装置成为了全球研究热点。本文利用生物、光电、机械、计算机等多学科技术,提出了基于基因提取、扩增、检测的一体化装置设计方案,围绕着生物功能模块、自动化控制原理技术进行了较为深入的研究和设计,并对荧光激发系统和装置软件设计进行了深入研究。本文研究的一体化装置主要包含软件、硬件两个方面。在硬件设计方面选用STM32作为控制芯片,依据模块化设计理念,将下位机划分为多个子模块:选用CH340与CAN通讯方式建立了装置通讯网络;设计统一的PID控制器硬件模块实现稳定的温度调节和电机转速调节;设计统一的电机模块对步进电机进行控制;在着重设计荧光激发系统中设计并验证了LED光源驱动电路和LED准直均匀光路;其次,为装置进行了电快速瞬变脉冲群测试（EFT/B）防护设计。在软件设计方面利用C#技术实现上位机人性化的用户界面设计,利用C语言实现下位机对主电路模块、PID控制器模... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与研究目的
    1.2 基因提取、基因扩增与检测技术
        1.2.1 基因提取技术
        1.2.2 基因扩增技术
        1.2.3 基因检测技术
    1.3 基因提取和检测一体化装置研究进展
        1.3.1 国外研究进展
        1.3.2 国内研究进展
    1.4 本文的研究内容
    1.5 章节安排
第2章 基因提取与检测一体化装置设计方案
    2.1 装置设计需求
    2.2 模块划分及其功能需求
    2.3 一体化设计方案
    2.4 小结
第3章 基因提取与检测一体化装置硬件设计
    3.1 主电路板设计
        3.1.1 通讯方式选择及协议设计
        3.1.2 硬件电路设计
    3.2 子电路板设计
        3.2.1 PID控制器电路板设计
        3.2.2 步进电机电路板设计
    3.3 荧光激发系统设计
        3.3.1 LED光源驱动设计
        3.3.2 光源驱动电路测试
        3.3.3 LED准直均匀光路设计
        3.3.4 荧光激发系统验证
    3.4 EFT/B防护设计
        3.4.1 EMC简介
        3.4.2 EMC防护方法及常用元件
        3.4.3 EFT/B防护电路设计
    3.5 小结
第4章 基因提取与检测一体化装置软件设计
    4.1 装置上位机设计
        4.1.1 上位机用户界面设计
        4.1.2 自检程序设计
        4.1.3 上位机在线编程设计
        4.1.4 运行生物实验程序设计
        4.1.5 修改位置参数程序设计
    4.2 下位机固件程序设计
        4.2.1 固件编译环境介绍
        4.2.2 主电路板固件设计
        4.2.3 PID控制器设计
        4.2.4 数据存储设计
    4.3 小结
第5章 基因提取与检测一体化装置测试
    5.1 装置非生物学测试
        5.1.1 化学裂解温度测试
        5.1.2 物理裂解电机转速测试
        5.1.3 Z抽提电机移液精度测试
        5.1.4 荧光激发系统稳定性
        5.1.5 装置运行测试
    5.2 装置生物学测试
    5.3 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]计及需求响应的光热电站热电联供型微网的优化运行[J]. 王佳颖,史俊祎,文福拴,李继红,张利军,徐晨博.  电力系统自动化. 2019(01)
[2]硬件电源中几种滤波电路实现形式及仿真对比[J]. 叶飞.  数字通信世界. 2017(09)
[3]基于串口的TMS320F240片内FLASH编程技术[J]. 白洁,赵振宇.  信息通信. 2017(02)
[4]基于分层架构的车辆审批调度管理系统设计与实现[J]. 马长胜,刘贤锋,王继水.  软件导刊. 2016(07)
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[6]基于STM32单片机的存储式数据采集系统设计[J]. 郝雯,沈金鑫,梅成.  电子设计工程. 2013(17)
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博士论文
[1]基于磁分离的现场核酸检测平台若干关键技术研究[D]. 陈柱.东南大学 2016
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[4]三类新型集成化的基因芯片及其相关仪器的研制[D]. 刘全俊.东南大学 2006

硕士论文
[1]生物芯片检测仪控制系统的研制[D]. 朱赛赛.南京航空航天大学 2018
[2]风机PLC系统端口电磁兼容及可靠性设计[D]. 王纪新.湘潭大学 2017
[3]基于STM32单片机的智能家居无线通信系统的设计与实现[D]. 黄俊礼.华南理工大学 2017
[4]大功率半导体激光器非球面透镜组准直整形技术研究[D]. 方珍珍.电子科技大学 2017
[5]致病菌恒温扩增结合试纸条检测方法研究[D]. 周天骄.天津科技大学 2017
[6]核酸自动提取仪控制系统的研制[D]. 陈永明.南京航空航天大学 2017
[7]自吸离散式数字PCR芯片检测装置的关键技术研究与系统开发[D]. 袁茂恺.浙江大学 2016
[8]专用型SOC片内Flash读写控制系统的设计与实现[D]. 秦锐.武汉理工大学 2015
[9]基于有限状态机理论的MCS控制系统的设计与实现[D]. 杨凯.浙江大学 2015
[10]电子设备的电磁兼容抗扰度试验（EMC）及其防护措施的研究[D]. 黄犇.浙江工业大学 2015



本文编号：3162707