全自动循环肿瘤细胞分离富集染色系统的设计与实现

发布时间：2020-05-03 20:50

【摘要】：本文设计了一种循环肿瘤细胞(CTCs)的分离富集染色方法,并且基于此方法实现了CTCs的分离富集染色装置,对于肿瘤早期诊断、体外监测、治疗效果监测、肿瘤复发监测及存活时间判断等具有重要和积极的作用。CTCs的出现可以致使肿瘤转移并且最终导致肿瘤患者死亡。目前CTCs的分离技术包括密度梯度离心及微孔过滤等方法存在操作繁琐、富集染色时间过长、分离可靠性低等缺点。本课题针对这些问题设计并实现了基于负压原理通过μ-TAS过滤膜对CTCs进行高效分离富集染色的实验装置,具有高效且可靠性高等特点。本文首先在分析了CTCs分离富集染色装置所需要实现的性能指标的基础上,设计了完成相关分离富集染色操作所依赖的机械系统,首先通过直流电机控制血样试剂舱进出放置血样试剂管,之后在蠕动泵抽吸力作用下将正常细胞与CTCs分离,随后通过步进电机控制取样平台的升降,在注射泵产生的抽吸力的作用下将染色剂注射至血样试剂管内完成对CTCs染色操作。其次在硬件电路方面为完成对蠕动泵、注射泵、直流电机、步进电机及传感器等相关设备的控制,设计了下位机STM32芯片的电源供电电路、电平转化电路、步进电机驱动电路、直流电机驱动电路、蠕动泵驱动电路、注射泵通信电路、压力传感器驱动电路、光电传感器驱动电路及液位开关电路。为完成人机交互操作,设计了基于上位机Smart210的LCD显示电路。另外通过RS232通信电路完成上位机与下位机的通信。再次在软件方面设计了下位机软件及上位机软件。在下位机软件方面为控制各个硬件模块设计了对应的驱动程序,在上位机软件方面为用户提供友好的人机交互体验设计了启动初始化界面、主界面、实验界面、参数设置界面及时间管理等界面。血样控制参数及染色试剂控制参数通过该上位机软件输入,再由上位机通过RS232通信传送给下位机从而控制相关硬件模块,最终完成机械模块的传动控制。最后通过EMC检测验证了产品的可靠性,为完成CTCs分离富集染色实验设计了μ-TAS过滤膜的加工工艺,在完成该过滤膜的基础上完成了加样偏差实验、加样重复度误差实验、CTCs截流率实验及富集度实验,实验结果表明该设备满足使用的性能需求,课题研究成果将具有显著的临床应用价值。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77;TP212

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本文编号：2648104