适用于现场病原体检测设备的软件控制系统的设计与开发

发布时间：2020-03-30 05:26

【摘要】：针对传染病病原体的现场快速检测对于大规模传染性疾病的及时预防和诊断极为重要,迫切需要小型化便携式病原体核酸检测系统。本文以课题组自主研制的小型化集成式核酸样本检测设备为出发点,设计并开发了一套操作简便、功能强大、能够实现现场传染病检测自动化流程及数据云存储的软件系统。论文的研发思路和主要工作如下:(1)平台开发:基于现场病原体检测设备的自动化控制需要,对系统控制软件进行需求分析,提出软件平台的整体设计方案,并根据该需求,将整个系统平台分为两个部分:PC端和Web端。PC端基于Windows系统开发,使用C#编程语言,主要实现了病原体检测的自动化控制流程、实验数据采集与分析,并将分析检测结果上传至Web端。Web端负责接收传染病检测数据,并通过网页呈现给用户。(2)数据分析基于现场诊断的需要,本文针对PC端采集的实时荧光PCR(q PCR)数据设计了一套自动化处理流程,包括数据预处理、Cq值计算,以及PCR曲线的智能分类。为了解决传统计算方法(Ct)不能很好地容纳数据噪声、规避数据异常值等缺点,本文采用了新的Cq值计算方法(SDM、Cy0、SCF),并比较了不同处理方法的差别。经过优化与完善的实时荧光PCR数据处理流程大大提高了系统的稳定性以及检测结果的可行性、实用性及准确率。同时,实验结果的智能分类也给用户提供了优化实验的参考意见。(3)实验验证将本论文研发的控制平台与现场病原体检测设备连接,一方面,通过传染病检测实验对系统软件的自动化工作流程进行测试和验证,并与传统手工核酸提取实验结果进行比较分析;另一方面,验证实时荧光PCR数据分析的准确度、稳定性及分辨率,以及Web在线数据分析的实用性。结果表明,在本软件系统控制下的现场病原体检测设备进行自动化检测的结果正确,重复性好,并且数据分析流程应用效果佳,鲁棒性强,实时预警功能完整可用。
【图文】：

曲线,公司,有机质谱仪,生物质谱

美国应用生物系统公司（ABI）是世界上规模最大、销售额第一的生化仪器、分析仪器公司之一，，同时也是世界上最大的有机质谱仪、生物质谱仪供应商，为生命科学界提供基因研究、蛋白质研究及新药开发第一流的仪器、试剂、软件和技术服务[18]。作为 PCR 创新的领导者，ABI 公司目前有 QuantStudio 系列、StepOne 系列、7500 系列等实时荧光定量 PCR 或数字 PCR 产品。其中，7500 实时荧光定量 PCR 仪如图 1-2 所示，配套软件可以实现扩增反应曲线的实时监测，采用标准曲线进行靶基因的绝对定量，并提供强大的结果分析展示。表 1.1 国外分子诊断仪器公司国家产品图 1-1 罗氏 LightCycler 96 实时荧光定量 PCR 仪图 1-2 ABI 7500/7500 Fast-实时荧光定量 PCR仪

曲线,实时荧光定量PCR

美国应用生物系统公司（ABI）是世界上规模最大、销售额第一的生化仪器、分析仪器公司之一，同时也是世界上最大的有机质谱仪、生物质谱仪供应商，为生命科学界提供基因研究、蛋白质研究及新药开发第一流的仪器、试剂、软件和技术服务[18]。作为 PCR 创新的领导者，ABI 公司目前有 QuantStudio 系列、StepOne 系列、7500 系列等实时荧光定量 PCR 或数字 PCR 产品。其中，7500 实时荧光定量 PCR 仪如图 1-2 所示，配套软件可以实现扩增反应曲线的实时监测，采用标准曲线进行靶基因的绝对定量，并提供强大的结果分析展示。表 1.1 国外分子诊断仪器公司国家产品图 1-1 罗氏 LightCycler 96 实时荧光定量 PCR 仪图 1-2 ABI 7500/7500 Fast-实时荧光定量 PCR仪
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.52;TH77

【参考文献】