基于封闭式卡盒的病原体检测系统关键技术研究

发布时间：2020-06-19 14:39

【摘要】：近年来,全球化与工业化的不断发展导致各类新型传染病的爆发和反复流行,威胁人类的健康。及时准确的诊断是防治传染病的首要环节,然而传统的诊断方法存在步骤繁琐、耗时耗力、难以自动化等缺点。本课题组研制了基于封闭卡盒的全自动病原体检测系统,采用磁珠法核酸提取和多重实时荧光PCR相结合的检测原理,能在2小时内实现样本输入到结果输出。本论文对该一体化检测系统的关键技术进行了研究,具体研究内容概括如下:1.设计了一种可变量程的全自动微型磁分离加热模块,建立了一种可根据试剂用量自动调整磁分离高度的可变量程磁分离模型,优化了磁分离效果;为了实现核酸提取加热功能,开发了一种最大功率精确可调的大功率铝基电阻加热板。2.设计了一种微型双通道温控模块,用于系统核酸提取加热和PCR热循环控制。在一块8cm×8cm大小的PCB板上集成了两路24位高精度温度采集单元、高性能温度控制单元、和两路大功率温度驱动单元。实现了快速升降温和高精度温度控制功能。3.设计了一种双通道高灵敏荧光模块,包含两路高亮度LED激发光源和两路高精度荧光信号采集。光路部分利用滤波片和二向色镜,将四条光路集中到一个单一的镜头中;在控制部分,设计了一块可以集成在荧光模块内部的微型PCB电路板,集成了两路高精度LED驱动电路和两路24位高精度荧光信号采集电路,荧光模块在一个扫描电机的配合下,可实现多个PCR管的实时荧光PCR的荧光检测。4.研究了基于等频率离散的S型步进电机加减速算法,并将加减速算法用于系统5路步进电机的控制中,提高了系统运行的流畅性和稳定性。在传统PID控制的基础上整合了模糊控制理论,开发了基于模糊PID的温度控制算法,运用于系统核酸提取加热控制和PCR热循环控制,进一步提升了温控性能。最后,对系统的磁分离、移液、温控、荧光等主要硬件模块进行了性能验证,结果表明本系统硬件性能符合检测要求。并在江苏疾控中心和浙江疾控中心分别进行了临床样本的检测实验,且检测结果与商用仪器结果接近。
【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】：TH77
【图文】：

东南大学硕士学位论文成，构成了一个复杂的 3D 微流控结构，使用数控机床技术加工一些比较用切割绘图仪加工狭窄的微流控通道，芯片一共有四个相互独立的裂解通行 4 个临床样本的核酸提取操作。芯片的裂解室封装有一个磁性圆盘，芯方永磁铁发生耦合作用，使磁性圆盘在裂解室中来回运动研磨样本，促进外，该团队还设计了一种压力毛细管阀，通过改变圆盘的转速控制离心力阀的开合，从而巧妙的控制了液体在不同腔室之间的转移。该装置可进行本提取，且操作简单，在提取的不同阶段改变圆盘的转速即可实现核酸提装置的局限性在于没有加入后期的扩增检测功能。

第一章 绪论PCR 反应室、检测室等。系统通过挤压半球形腔室表面覆盖的薄膜驱动液体的转移，通过挤压阀门控制液体的流向。检测时，样本首先与裂解液结合液混合，然后通过多孔的二氧化硅薄膜，核酸会吸附在薄膜上，然后使用清洗液清洗掉残留的杂质，最后使用洗脱液将核酸样本从二氧化硅薄膜中洗脱下来。然后提纯的核酸样本进入 PCR 反应室进行扩增，扩增产物进入侧向层析检测区采用上转换磷光侧流层析检测技术进行检测，能够在单一的试纸条上进行 DNA、抗原、抗体检测。

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 廖永富;罗忠;冉全;;一种新型S形曲线步进电机加减速控制方法[J];湖北第二师范学院学报;2015年08期

2 吴晓旭;田怀玉;周森;陈丽凡;徐冰;;全球变化对人类传染病发生与传播的影响[J];中国科学:地球科学;2013年11期

3 崔洁;杨凯;肖雅静;颜向乙;;步进电机加减速曲线的算法研究[J];电子工业专用设备;2013年08期

4 万倪红;季群;;一起霍乱暴发疫情的采样与实验室检测分析[J];检验医学与临床;2012年23期

5 杨超;张冬泉;;基于S曲线的步进电机加减速的控制[J];机电工程;2011年07期

6 徐建国;新发传染病的现状与对策[J];中华流行病学杂志;2003年05期

本文编号：2720929