小型化免疫层析试纸条检测设备的开发及优化

发布时间：2017-10-13 19:17

  本文关键词：小型化免疫层析试纸条检测设备的开发及优化

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【摘要】：胃癌已经成为威胁我国人口的重要杀手，属于恶性肿瘤之一。我国早期胃癌的诊断率不足10%，大多数患者在就诊时已经处于进展期。处于胃癌早期的患者有更高的治愈率和存活率，，因此胃癌早期的诊断对于胃癌预警起着至关重要的作用。大量研究表明幽门螺旋杆菌的细胞毒素相关基因A蛋白与胃癌的发生和发展有着密切的关联。 近几十年来，免疫层析技术由于其简单、快速、经济等特点已被广泛地用于多个领域，包括环境监测、食品检查、医疗检测等。但是由于其检测浓度的限制和定性的检测结果极大地限制了它的应用范围。因此，越来越多的课题组开始研究基于免疫层析技术的定量检测方法。同时，随着纳米科学技术的快速发展，一些新颖的纳米材料被应用到免疫层析技术中，以提高检测的灵敏度，实现低浓度样品的响应。 本论文开发研制了一套小型化基于CCD图像传感器的免疫层析试纸条检测设备，该设备包括样品模块、光源模块、采集模块、供电模块、散热模块以及PC模块。通过改变光源模块中的激发光源，该设备实现了胶体金试纸条和量子点试纸条的定量检测。为了实现人机交互，本文还编写了一个配套的软件系统来进行数据的分析和结果的判读。针对两种不同类型的试纸条图像的特点，分别选择了不同的图像处理算法。对于胶体金试纸条，本文提出了基于HSI空间的移动K均值图像分割算法；而对于量子点试纸条，本文选择了基于R分量的改进WTHE图像增强算法。两种算法都达到了令人满意的效果，有效地提取出了试纸条上的检测信息，得到真实、可靠、准确的检测结果。本文分别采用胶体金和量子点试纸条对不同浓度的细胞毒素相关基因A蛋白进行了检测。结果表明胶体金试纸条检测设备的灵敏度可以达到0.5ng/mL，而量子点试纸条检测设备的灵敏度可以达到20pg/mL。
【关键词】：层析试纸条检测设备 胶体金 量子点 图像处理 细胞毒素相关基因A蛋白
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R197.39
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 免疫层析检测技术的发展15-20
• 1.2.1 免疫层析试纸条的结构15-17
• 1.2.2 免疫层析试纸条的原理17-19
• 1.2.3 免疫层析试纸条技术的发展19-20
• 1.3 生物免疫层析传感器的进展20-23
• 1.3.1 电化学生物传感器21
• 1.3.2 基于 PMT 的生物传感器21
• 1.3.3 基于成像原理的生物传感器21-23
• 1.4 本文的研究内容23-24
• 第二章 生物免疫层析检测仪硬件系统24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 样品模块24-25
• 2.3 光源模块25-27
• 2.3.1 胶体金检测设备光源25-26
• 2.3.2 量子点检测设备光源26-27
• 2.4 采集模块27-30
• 2.5 散热模块30-31
• 2.6 供电模块31-32
• 2.7 PC 模块32-33
• 2.8 结论33-35
• 第三章 生物免疫层析检测仪软件系统35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 微软基础类库35-36
• 3.3 C++语言36-37
• 3.4 OpenCV37
• 3.5 软件功能和实现37-47
• 3.5.1 欢迎界面的设计37-38
• 3.5.2 软件系统的登录38-39
• 3.5.3 患者信息的录入39-41
• 3.5.4 检测指标的选择41
• 3.5.5 图像的采集和载入41-42
• 3.5.6 图像处理42-43
• 3.5.7 诊断43-44
• 3.5.8 数据的存储与读取44-45
• 3.5.9 检测报告的打印45-46
• 3.5.10 重置46-47
• 3.6 结论47-48
• 第四章 针对试纸条的图像处理算法48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 颜色空间的选择48-49
• 4.3 图像平滑去噪方法的选择49-51
• 4.4 基于胶体金试纸条的图像分割算法51-56
• 4.4.1 试纸条的截取51-53
• 4.4.2 基于 HSI 空间的移动 K-均值算法53-55
• 4.4.3 与手动图像分割的比较55-56
• 4.5 基于量子点试纸条的图像处理算法56-61
• 4.5.1 基于 R 分量的改进 WTHE 图像增强算法57-59
• 4.5.2 与其他算法的比较59-61
• 4.6 结论61-62
• 第五章 生物免疫层析检测仪的应用62-67
• 5.1 引言62
• 5.2 胶体金试纸条的定量检测62-65
• 5.3 量子点试纸条的定量检测65-66
• 5.4 小结66-67
• 第六章 全文总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的的论文75

【参考文献】

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本文编号：1026617