基于智能手机的电流型电化学生化传感系统及其应用研究
发布时间：2020-12-13 11:46
现场快检（Point-of-care Testing,POCT）是指在现场进行采样并使用便携式的分析检测仪器及配套试剂和试纸,在病人附近进行快速分析、准确诊断并得到检测结果的一种检测方式。但是,目前而言,大部分的现场快检设备不仅成本相对较高,而且需要专业人员的操作和专业知识的解读。此外,灵敏度也是限制现场快检设备发展的另一个主要因素。基于智能手机的检测系统和纳米材料修饰的丝网印刷电极的快速发展,为便携式低成本且易操作的检测系统配合具有高灵敏度的传感器件的设计和实现并应用于现场快检领域提供了可能性。本文设计并实现了多种基于智能手机的电流型电化学检测系统,包括基于智能手机的循环伏安法检测系统,差分脉冲伏安法检测系统、差分脉冲安培法检测系统和方波伏安法检测系统。这些检测系统使用智能手机完成了参数设置、命令控制、数据分析处理和结果显示等功能,简化了检测器的电路设计方案,降低了整体系统成本和所需专业知识要求,提升了数据分析处理效率,增强了操作的便捷性。检测器用于产生电化学激励信号,检测传感器上的生成的电流,将电流转换成数字代码,并将其发送到智能手机进行处理。而后,对基于智能手机的电流型电化学检测...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１９－２０２５年手机的用户数量与中国地区智能手机用户普及率和网络技术占有率??
?第一章绪论???纳米颗粒、病毒和ＤＮＡ等。随着基于手机相机的智能光学生物传感的发展，不??仅是显微成像，荧光检测技术和比色检测技术也相应有了长足的进步，与其枏关??的研究报道尤为突出。??在２００９年Ｂｒｅｓｌａｕｅｒ等人将手机与显徵镜的附件结合，构成能够进行亮场成??像和荧光成像的便携式显微成像系统用于筛选血液病和传染病［４（）］。如图１．２所示，??通过控制ＬＥＤ和相关光学设备，血细胞和微生物能够通过明场和荧光两种方式??通过手机的摄像头在屏幕上进行成像。利用智能手机的高清的摄像头和高速的运??算能力，通过对图像特征进行提取，将结果实时地分析处理，并定量计算出来，??实现基于智能手机的显微成像传感用于药物筛选和疾病诊断。??量－－．．．?－＇（１??ｉ?！?１?ｓｍ?ｓｆｔ??＠?ａ？?ａｔ＊??图１．２基于手机的显微成像系统的实物图和光路系统结构图及使用该系统对血细胞和荧光??磁珠的成像结果??在此之后，Ｗｅｉ等人为了减少大尺寸的光学附件并降低操作的难度，在２０１４??年他们提出了使用荧光强度的基于智能手机的荧光传感检测系统用于单个ＤＮＡ??成像［４１１。如图１．３所示，通过使用由激光二极管、干涉滤光片、调焦台、外接透??镜等组成的独立装置来进行检测，手机连接该装置并显示测量结果。荧光显微镜??具有纳米级分辨率，可以成像纳米颗粒、病毒、ＤＮＡ等物体。对单个ＤＮＡ的测??量长度可达小于一千碱基对的准确率。??ｔ—??激光二极管焦距旋钮??乂?ｖ?匕、??圍您‘??图１．３用于单个ＤＮＡ分析的基于智能手机的荧光传感检测系统的实物照片和３Ｄ结构图??３??
?第一章绪论???纳米颗粒、病毒和ＤＮＡ等。随着基于手机相机的智能光学生物传感的发展，不??仅是显微成像，荧光检测技术和比色检测技术也相应有了长足的进步，与其枏关??的研究报道尤为突出。??在２００９年Ｂｒｅｓｌａｕｅｒ等人将手机与显徵镜的附件结合，构成能够进行亮场成??像和荧光成像的便携式显微成像系统用于筛选血液病和传染病［４（）］。如图１．２所示，??通过控制ＬＥＤ和相关光学设备，血细胞和微生物能够通过明场和荧光两种方式??通过手机的摄像头在屏幕上进行成像。利用智能手机的高清的摄像头和高速的运??算能力，通过对图像特征进行提取，将结果实时地分析处理，并定量计算出来，??实现基于智能手机的显微成像传感用于药物筛选和疾病诊断。??量－－．．．?－＇（１??ｉ?！?１?ｓｍ?ｓｆｔ??＠?ａ？?ａｔ＊??图１．２基于手机的显微成像系统的实物图和光路系统结构图及使用该系统对血细胞和荧光??磁珠的成像结果??在此之后，Ｗｅｉ等人为了减少大尺寸的光学附件并降低操作的难度，在２０１４??年他们提出了使用荧光强度的基于智能手机的荧光传感检测系统用于单个ＤＮＡ??成像［４１１。如图１．３所示，通过使用由激光二极管、干涉滤光片、调焦台、外接透??镜等组成的独立装置来进行检测，手机连接该装置并显示测量结果。荧光显微镜??具有纳米级分辨率，可以成像纳米颗粒、病毒、ＤＮＡ等物体。对单个ＤＮＡ的测??量长度可达小于一千碱基对的准确率。??ｔ—??激光二极管焦距旋钮??乂?ｖ?匕、??圍您‘??图１．３用于单个ＤＮＡ分析的基于智能手机的荧光传感检测系统的实物照片和３Ｄ结构图??３??
本文编号：2914497
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１９－２０２５年手机的用户数量与中国地区智能手机用户普及率和网络技术占有率??
?第一章绪论???纳米颗粒、病毒和ＤＮＡ等。随着基于手机相机的智能光学生物传感的发展，不??仅是显微成像，荧光检测技术和比色检测技术也相应有了长足的进步，与其枏关??的研究报道尤为突出。??在２００９年Ｂｒｅｓｌａｕｅｒ等人将手机与显徵镜的附件结合，构成能够进行亮场成??像和荧光成像的便携式显微成像系统用于筛选血液病和传染病［４（）］。如图１．２所示，??通过控制ＬＥＤ和相关光学设备，血细胞和微生物能够通过明场和荧光两种方式??通过手机的摄像头在屏幕上进行成像。利用智能手机的高清的摄像头和高速的运??算能力，通过对图像特征进行提取，将结果实时地分析处理，并定量计算出来，??实现基于智能手机的显微成像传感用于药物筛选和疾病诊断。??量－－．．．?－＇（１??ｉ?！?１?ｓｍ?ｓｆｔ??＠?ａ？?ａｔ＊??图１．２基于手机的显微成像系统的实物图和光路系统结构图及使用该系统对血细胞和荧光??磁珠的成像结果??在此之后，Ｗｅｉ等人为了减少大尺寸的光学附件并降低操作的难度，在２０１４??年他们提出了使用荧光强度的基于智能手机的荧光传感检测系统用于单个ＤＮＡ??成像［４１１。如图１．３所示，通过使用由激光二极管、干涉滤光片、调焦台、外接透??镜等组成的独立装置来进行检测，手机连接该装置并显示测量结果。荧光显微镜??具有纳米级分辨率，可以成像纳米颗粒、病毒、ＤＮＡ等物体。对单个ＤＮＡ的测??量长度可达小于一千碱基对的准确率。??ｔ—??激光二极管焦距旋钮??乂?ｖ?匕、??圍您‘??图１．３用于单个ＤＮＡ分析的基于智能手机的荧光传感检测系统的实物照片和３Ｄ结构图??３??
?第一章绪论???纳米颗粒、病毒和ＤＮＡ等。随着基于手机相机的智能光学生物传感的发展，不??仅是显微成像，荧光检测技术和比色检测技术也相应有了长足的进步，与其枏关??的研究报道尤为突出。??在２００９年Ｂｒｅｓｌａｕｅｒ等人将手机与显徵镜的附件结合，构成能够进行亮场成??像和荧光成像的便携式显微成像系统用于筛选血液病和传染病［４（）］。如图１．２所示，??通过控制ＬＥＤ和相关光学设备，血细胞和微生物能够通过明场和荧光两种方式??通过手机的摄像头在屏幕上进行成像。利用智能手机的高清的摄像头和高速的运??算能力，通过对图像特征进行提取，将结果实时地分析处理，并定量计算出来，??实现基于智能手机的显微成像传感用于药物筛选和疾病诊断。??量－－．．．?－＇（１??ｉ?！?１?ｓｍ?ｓｆｔ??＠?ａ？?ａｔ＊??图１．２基于手机的显微成像系统的实物图和光路系统结构图及使用该系统对血细胞和荧光??磁珠的成像结果??在此之后，Ｗｅｉ等人为了减少大尺寸的光学附件并降低操作的难度，在２０１４??年他们提出了使用荧光强度的基于智能手机的荧光传感检测系统用于单个ＤＮＡ??成像［４１１。如图１．３所示，通过使用由激光二极管、干涉滤光片、调焦台、外接透??镜等组成的独立装置来进行检测，手机连接该装置并显示测量结果。荧光显微镜??具有纳米级分辨率，可以成像纳米颗粒、病毒、ＤＮＡ等物体。对单个ＤＮＡ的测??量长度可达小于一千碱基对的准确率。??ｔ—??激光二极管焦距旋钮??乂?ｖ?匕、??圍您‘??图１．３用于单个ＤＮＡ分析的基于智能手机的荧光传感检测系统的实物照片和３Ｄ结构图??３??
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