基于STM32的核酸檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，疾病預(yù)防和治療往往基于生物樣品如血液和尿液中的化學(xué)參數(shù)的測(cè)量。通常，樣品需要送到中心實(shí)驗(yàn)室由熟練的技術(shù)人員進(jìn)行分析，檢測(cè)結(jié)果也需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天才可以得到。因此，需要小型、快速和易于操作的設(shè)備來降低成本和提高效率。床旁快速檢測(cè)(POCT)，一種緊湊和靈活的臨床檢測(cè)設(shè)備，把疾病診斷從中心實(shí)驗(yàn)室?guī)У讲∪松磉叢⒛芸焖俚墨@得檢測(cè)結(jié)果。核酸檢測(cè)可以為傳染性和遺傳性疾病提供快速、靈敏和特異的檢測(cè)。聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)為核酸擴(kuò)增提供了一種簡(jiǎn)

2、單和優(yōu)雅的方法。這種方法通過使用耐高溫的聚合酶和溫度循環(huán)使DNA鏈變性和復(fù)性。不幸的是，PCR反應(yīng)所需要的溫度循環(huán)使設(shè)計(jì)變得復(fù)雜、耗能和笨重，從而使微觀尺度的PCR不能很好的集成到POCT平臺(tái)上。為了克服傳統(tǒng)PCR擴(kuò)增的局限性，等溫的核酸擴(kuò)增成為最新的研究方向。它避免了由核酸擴(kuò)增階段的溫度循環(huán)帶來的額外復(fù)雜性和相關(guān)的控制機(jī)制，從而為基于POCT平臺(tái)的核酸擴(kuò)增提供了強(qiáng)大的支持。本論文主要設(shè)計(jì)一種基于滑移芯片技術(shù)和環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(LAMP)

3、技術(shù)的POCT設(shè)備，該設(shè)備包含了核酸擴(kuò)增、光學(xué)檢測(cè)和溫度控制。
　　本文完成了基于STM32的核酸檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由微流控芯片、溫控模塊和光學(xué)模塊組成。本文在滑移芯片上實(shí)現(xiàn)了環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增；微流控芯片采用了滑移芯片技術(shù)，為核酸擴(kuò)增提供反應(yīng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微量試樣的靈活操作，通過旋轉(zhuǎn)即可反應(yīng)并得到結(jié)果的特點(diǎn)使其具有使用簡(jiǎn)單、快速和高效的優(yōu)點(diǎn)；核酸擴(kuò)增采用環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增，使溫控模塊的設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。溫控模塊對(duì)核酸反應(yīng)的溫度進(jìn)行控

4、制，為了簡(jiǎn)化加工工藝和便于產(chǎn)品化，采用了基于熱電制冷器(TEC)的接觸式加熱方法，通過改變熱電制冷器的電流方向來改變其制冷和加熱的工作狀態(tài)。光學(xué)模塊主要對(duì)試樣中的熒光染料進(jìn)行激發(fā)并檢測(cè)其發(fā)射光從而判斷目標(biāo)檢測(cè)物的有無。
　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6為核心，實(shí)現(xiàn)了溫度采集、溫度控制、光電信號(hào)檢測(cè)、LCD顯示、串口、按鍵等功能。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)使用了標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫從而大大提高了開發(fā)效率。溫控精度