基于SPR技術(shù)的便攜式體液全分析實驗系統(tǒng)的單點實時信號采集與初步分析.pdf

1、表面等離激元共振(surfaceplasmonresonance,SPR)傳感技術(shù)是一項新興的生物化學(xué)檢測技術(shù)。自從Nylander和Liedberg于1982年首次將其用于氣體檢測和生物傳感分析以來,SPR傳感技術(shù)在實現(xiàn)方式和應(yīng)用領(lǐng)域擴展上都獲得了飛速的發(fā)展。本文由國家自然科學(xué)基金資助,針對用于檢測生物大分子反應(yīng)的SPR系統(tǒng)的實時信號采集和分析方法進行研究。文中首先介紹了表面等離激元現(xiàn)象的理論基礎(chǔ),檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與具體設(shè)計方案。基于S

2、PR的體液微全分析系統(tǒng)包括光學(xué)單元,傳感單元,芯片檢測單元,圖像采集與處理單元等幾個主要部分。重點說明了實時信號采集和分析方法的設(shè)計思路、軟件設(shè)計及實驗結(jié)果。本文設(shè)計出了嵌入式系統(tǒng)方案,采用華恒公司的ARM9系列的嵌入式計算機芯片,用來采集和分析SPR信號,通過分析光信號的變化來分析芯片檢測單元中生物芯片上發(fā)生的生物大分子之間的反應(yīng)。圖像采集單元利用CMOS視頻采集設(shè)備,采用面向?qū)ο蟮腃++編程語言、VisualC++編程工具和微軟MF

3、C基礎(chǔ)類庫設(shè)計出信號采集和分析軟件。其中,信號采集可分為基于光電池的點信號采集和基于CMOS采集卡的圖像采集。點信號采集部分通過將光電池獲取的光信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后由采集卡采集到計算機,在計算機上進行信號的實時顯示、固化存盤、模擬與仿真以及分析。圖像處理部分可實現(xiàn)圖像的存儲、顯示、處理功能。便攜式系統(tǒng)是基于嵌入式開發(fā)平臺擴展設(shè)計的,其核心是根據(jù)系統(tǒng)需要所選擇的芯片。設(shè)計初期考慮到了DSP、ARM、DSP+ARM等多種設(shè)計方

4、案,基于成本、性能等多方面的考慮,選擇了ARM。在軟件上選擇了Linux+Minigui,因此本文采用了ARM+Linux+Minigui嵌入式開發(fā)方案。HHARM2410為一臺采用S3C2410處理器、提供RS232接口,安裝有Linux操作系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)平臺,其功用相當(dāng)于一臺裝有RedhatLinux,裝有串口的PC機。MiniGUI是由北京飛漫軟件技術(shù)有限公司主持的自由軟件,遵循GPL條款發(fā)布。其目標(biāo)是為實時嵌入式操作系統(tǒng)建立一