微流控分析芯片用于凝血检测的实验研究

论文摘要

随着科学技术的发展和基础医学研究的进步,人们对止血与血栓的发生发展认识越来越深刻,其检测手段也越来越先进。与此同时,分析仪器也日益向着微型化、集成化与便携化的趋势发展。其中,微分析系统是这一发展时期的典型代表,随着微流控芯片技术的发展,特别是检测灵敏度的日臻提高,用微流控芯片对微量物质的分析与检测日益受到重视。本课题研究的目的就是采用微流控芯片作为检测容器,在凝血检测中最大限度地把加试剂、反应、检测等分析功能集成为一体。本课题在分析、总结了传统的检测原理及方法的基础上,设计了利用微流控芯片进行凝血四项检测的基本方法。首先我们利用步进电机设计了离心力驱动微流控芯片结构,该结构可在芯片旋转过程中完成血浆与试剂的混合、反应等操作。同时,运用能发射红光和蓝光的双光束二极管为恒定光源,光束透过芯片的检测区,在其另一面有硅光电池接收光信号。在与凝结剂均匀混合后,血浆由于发生一定的理化反应而凝结,光信号也会随之发生改变。硅光电池将光信号的变化转换成电信号的变化,经采集可显示整个凝结过程图像,经数据处理后计算,可得到需要的信息。本课题根据检测原理重点对检测装置的机械部分进行了设计和改善,选择了微流控芯片来替代传统的玻璃试管作为检测容器,以改进用玻璃试管检测时所存在的问题,提高精度和可靠性;同时,对检测系统的硬件电路部分和基于LabVIEW的检测系统操作软件进行了设计和完善,以提高系统的准确性,可靠性和稳定性;并且在研究和改进过程中完成了大量有效的实验。采用微流控芯片作为检测容器与传统玻璃试管相比,试剂混合均匀,能去除透镜效应,且实验一致性好。该检测系统的研究成功将进一步促进我国医学检测技术的发展,同时,将加快微流控芯片的产业化,为分析仪器提供新的经济增长点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 课题提出的背景
• §1-2 凝血检测系统的研究现状
• 1-2-1 凝血检测的方法及原理
• 1-2-2 凝血仪的简介
• 1-2-3 当前凝血仪的性能特点
• 1-2-4 当前凝血仪存在的问题
• §1-3 微流控芯片的原理与应用
• §1-4 本论文的主要研究内容
• 第二章 凝血检测系统总体方案设计
• §2-1 检测系统的基本工作原理
• §2-2 检测项目与检测方法
• §2-3 系统方案设计
• 2-3-1 机械结构
• 2-3-2 控制系统
• 2-3-3 数据采集卡
• 2-3-4 软件开发工具
• 2-3-5 检测精度的影响因素
• §2-4 本章小结
• 第三章 检测装置的机械结构设计
• §3-1 传统检测方法的改进
• 3-1-1 传统检测方法的缺陷
• 3-1-2 对检测容器的改进
• 3-1-3 检测装置可靠性改进
• §3-2 微流控芯片检测的实验方法
• 3-2-1 离心力驱动微流控芯片分析系统简介
• 3-2-2 本课题中微流控芯片检测的实验原理
• §3-3 检测装置机械结构设计
• 3-3-1 检测装置总体机械结构
• 3-3-2 检测装置工作台结构
• §3-4 本章小结
• 第四章 硬件电路设计
• §4-1 总体硬件电路设计
• §4-2 检测电路
• §4-3 辅助控制电路
• 4-3-1 电机控制电路
• 4-3-2 温度采集与控制
• 4-3-3 光源切换控制
• 4-3-4 总体电路调试
• §4-4 系统输入输出配置
• 4-4-1 接口设备的输入设计
• 4-4-2 接口设备的输出设计
• §4-5 本章小结
• 第五章 检测系统软件设计
• §5-1 LabVIEW及其功能介绍
• §5-2 软件总体结构设计
• §5-3 I/O线程设计
• 5-3-1 信号采集与数据处理
• 5-3-2 温度控制
• §5-4 检测线程设计
• §5-5 本章小结
• 第六章 实验数据与误差分析
• §6-1 实验误差分析
• §6-2 凝血四项检测的实验结果
• 6-2-1 PT检测
• 6-2-2 APTT检测
• 6-2-3 TT检测
• 6-2-4 FIB检测
• §6-3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果