微阵列生物芯片点样机器人控制系统的设计与实现
本文选题:生物芯片 + 图案控制 ; 参考:《东北师范大学》2017年硕士论文
【摘要】:在生命科学的众多领域之中,生物芯片技术由于应用广泛,发展潜力大等因素,占据着非常重要的位置。微阵列生物芯片的制备生产是生物芯片技术的重要环节,是研究生物芯片的基础,与生物芯片技术的发展远景密切相关。研究制备生物芯片的核心问题是控制液体样品的精确定位和液量的定量分配。制备过程要求样点分布密度高、样点分布位置精确、点样速度快,可重复性高,人工手动点样很难实现上述要求,因此生物芯片点样与机器人技术结合是必然趋势,有着具大的商业潜力。本文正是针对在生物芯片制备过程中产生的自动点样、路径规划、样品分配、图案控制方式以及上位机与下位机之间的通信方式等问题,提出的一种有效解决方案。根据微阵列生物芯片的制备要求,设计了一种基于非接触式点样的机器人控制系统,使得微阵列生物芯片的制备过程可以完全自动化,解放劳动力。不仅满足了生物芯片制备的高精度、低成本和高速度等要求,还大大提高了生产效率。本文详细介绍了微阵列生物芯片点样机器人控制系统的硬件结构设计和系统控制软件设计,着重分析了非接触式点样控制原理、系统软件的设计与实现、点样图案控制方案、系统通信方案以及点样机器人的工作路径分析与优化。该系统采用结构化分析技术和面向对象技术实现,利用WinForm实现GUI层的编写,统一界面风格,同时利用C#高级语言完成业务逻辑层的开发,满足面向对象的思想和软件工程的原则。该方案在与中国科学院长春应用化学研究所合作开发的微阵列生物芯片点样仪中得到有效应用。
[Abstract]:In many fields of life science, biochip technology occupies a very important position because of its wide application and great development potential.The preparation and production of microarray biochips is an important part of biochip technology and the basis of the research of biochip, which is closely related to the development prospect of biochip technology.The key problem in the preparation of biochip is to control the precise location of liquid sample and the quantitative distribution of liquid quantity.The preparation process requires that the density of the sample is high, the location of the sample is accurate, the sampling speed is fast, and the repeatability is high. It is difficult to achieve the above requirements by manual sampling, so the combination of biochip sampling and robot technology is an inevitable trend.There is great commercial potential.This paper presents an effective solution to the problems of automatic sampling, path planning, sample allocation, pattern control and communication between host computer and lower computer in the process of biochip preparation.According to the requirement of microarray biochip, a kind of robot control system based on contactless spot is designed, which can automate the fabrication of microarray biochip completely and liberate the labor force.It not only meets the requirements of high precision, low cost and high speed of biochip fabrication, but also greatly improves the production efficiency.In this paper, the hardware structure design and control software design of microarray biochip sampling robot control system are introduced in detail. The principle of non-contact sampling control, the design and realization of system software and the control scheme of spot pattern are emphatically analyzed.The communication scheme of the system and the working path analysis and optimization of the sample robot.The system uses structured analysis technology and object oriented technology to realize the development of business logic layer, using WinForm to realize the programming of GUI layer, unifying the interface style, and using C # high-level language to complete the development of business logic layer.Satisfies the object-oriented thought and the software engineering principle.This scheme has been applied effectively in the microarray biochip sampling instrument developed in cooperation with Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences.
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242
【参考文献】
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,本文编号:1749303
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