流動(dòng)QCM全自動(dòng)DNA分析系統(tǒng)的研制.pdf

1、QCM傳感器利用石英晶體的壓電效應(yīng),將樣品的質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào),具有靈敏度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。QCM生物傳感器涉及生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子學(xué)等相關(guān)技術(shù),是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。本論文在改進(jìn)常規(guī)靜態(tài)檢測(cè)QCM傳感器的基礎(chǔ)上,研制了一種具有流動(dòng)檢測(cè)和恒溫功能,并可實(shí)現(xiàn)生物檢測(cè)全過(guò)程自動(dòng)控制的“流動(dòng)QCM全自動(dòng)DNA分析系統(tǒng)”。該系統(tǒng)由蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)的多通道流動(dòng)系統(tǒng)、反應(yīng)池恒溫控制系統(tǒng)以

2、及DNA檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)組成,其主要內(nèi)容包括:
　　(1)“流動(dòng)QCM全自動(dòng)DNA分析系統(tǒng)”的整機(jī)研制,包括多通道進(jìn)樣池、流動(dòng)反應(yīng)池、流動(dòng)通路以及箱體的設(shè)計(jì)與制作。樣品在蠕動(dòng)泵和重力差作用下,經(jīng)多通道流動(dòng)通路進(jìn)入反應(yīng)池,在石英金電極表面發(fā)生反應(yīng),其頻率變化由QCM檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。反應(yīng)完成后,廢液及清洗液由蠕動(dòng)泵排出系統(tǒng)。
　　(2)反應(yīng)池溫度控制系統(tǒng)的研制,實(shí)現(xiàn)DNA反應(yīng)和檢測(cè)的恒溫控制。其核心為單片機(jī),以 DS18B2

3、0為測(cè)溫傳感器和PN結(jié)二極管為控溫傳感器;并且利用PN結(jié)二極管溫度~電壓特性,實(shí)現(xiàn)溫度控制精度達(dá)到±0.1℃。
　　(3)DNA雜交實(shí)驗(yàn)控制軟件的開發(fā)。針對(duì)DNA檢測(cè)的進(jìn)樣、固定、雜交、清洗等實(shí)驗(yàn)步驟編寫了控制軟件和人機(jī)操作界面,設(shè)計(jì)了QCM串口通信協(xié)議,可實(shí)現(xiàn)DNA檢測(cè)過(guò)程的全自動(dòng)控制。
　　(4)完成硬件和軟件的整機(jī)開發(fā)后,將本系統(tǒng)應(yīng)用于DNA雜交檢測(cè),進(jìn)行了DNA吸附和雜交實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明本系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。