论文题目: 新生儿苯丙酮尿症（PKU）荧光筛查系统的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物医学工程
作者: 刘凤军
导师: 王明时
关键词: 苯丙酮尿症筛查,紫外发光二极管,型光纤,荧光检测,嵌入式
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 苯丙酮尿症(PKU)是一种由于人体正常染色体缺陷,造成的新生儿体内苯丙氨酸代谢紊乱性疾病。如果在婴儿出生早期没有得到及时诊断和治疗,在发育过程中,高浓度的苯丙氨酸会严重损害婴儿的神经系统,将导致病儿不可逆的智力障碍,所以对其早期筛查尤为重要。目前国内还没有独立知识产权的PKU检测诊断仪器,本课题的主要目的就是研究一套适合我国国情的PKU筛查系统。本文主要论述以下几个内容:1.推演了苯丙氨酸与茚三酮的反应机理,在此基础上设计了干血片荧光法苯丙氨酸检测试剂盒的制作方案,提出了增强和稳定荧光的方法。并通过大量临床对比试验,完成了国产新生儿PKU筛查试剂盒的研制。2.选取新型超亮紫外发光二极管作激发光源,采用不同直径的石英光纤和玻璃光纤束构成Y型传光光路,并利用自聚焦光纤对光线进行准直,使用光电倍增管进行检测,设计成新型光纤荧光新生儿PKU筛查光学系统,并对设计原理进行了理论推演和实验验证。该系统具有结构简单、体积小、重量轻、灵敏度高等特点。3.采用平行双轨道结构设计,利用两个步进电机驱动,四个传感器定位,设计了标准96孔微孔板精密扫描系统,并兼有对样品混合震荡和恒温反应功能。4.采用嵌入式PC结构进行PKU检测装置的硬件电路设计,完成对光电检测信号的预处理、A/D转换、扫描驱动、初始定位、微孔板震荡和恒温控制等功能。并基于WINDOWS操作系统,利用VC语言编写控制和数据处理分析软件。系统智能化程度高、便于维护和升级、统计分析功能强并可直接网上上报数据。临床试验表明:本系统性能稳定,操作简单,结果准确,成本低,满足临床筛查要求,为我国PKU的大批量筛查提供了新的快速检测手段。本课题是天津市社会发展基金资助项目,目前已经通过天津市科委项目验收。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 新生儿苯丙酮尿症及其筛查的重要性
1.2 目前国内外用于检测PKU的方法及存在问题
1.2.1 目前国内外用于检测PKU的方法
1.2.2 我国进行新生儿PKU筛查面临的问题
1.3 本课题研究的内容和创新点
1.3.1 本课题研究的主要内容
1.3.2 本课题的创新点
第二章 干血片荧光法苯丙氨酸测试剂盒的研制
2.1 荧光的产生机理
2.1.1 激发
2.1.2 激发态分子的去活化
2.2 荧光分析法
2.2.1 荧光分析法具有以下几个优点
2.2.2 溶液荧光光谱的特征
2.2.3 荧光和分子结构的关系
2.2.4 环境因素对荧光光谱和荧光强度的影响
2.3 溶液的荧光强度与浓度的关系
2.3.1 荧光的寿命
2.3.2 荧光量子产率
2.3.3 荧光强度与溶液浓度的关系
2.4 干血片荧光法苯丙氨酸检测试剂盒制作原理
2.4.1 苯丙氨酸与茚三酮的反应机理
2.4.2 苯丙氨酸的定性分析与定量分析
2.5 干血片荧光法苯丙氨酸检测试剂盒的制作与实验
2.5.1 材料与方法
2.5.2 实验结果分析
2.6 小结
第三章 新生儿PKU荧光检测系统的总体设计
3.1 我国新生儿PKU筛查特点
3.2 系统整体性能要求
3.3 PKU荧光检测系统整体设计框图
3.4 各部分功能要求及优化设计思路
3.4.1 光学检测系统
3.4.2 模拟信号处理部分
3.4.3 精密微孔板扫描部分
3.4.4 智能控制系统
3.5 小结
第四章 新型荧光检测装置的设计原理
4.1 激发光源的选择
4.2 滤光片的设计要求与选择
4.3 Y型光纤光传输装置的设计原理
4.3.1 Y型光纤传输装置组成及特点
4.3.2 光源与激发光纤束的耦合
4.3.3 自聚焦光纤的应用
4.3.4 激发光强度检测
4.4 光电检测装置
4.4.1 光电倍增管的工作原理
4.4.2 光电倍增管的选择
4.4.3 高压电源、分压器和输出电路
4.4.4 管座型高压电源介绍
4.5 光学检测系统可行性验证实验
4.5.1 标准质控液测试实验
4.5.2 实验装置的测量稳定性实验
4.6 小结
第五章 微孔板扫描装置的设计
5.1 微孔板扫描装置的机械结构设计
5.2 微孔板扫描装置的驱动及控制系统设计
5.2.1 步进电机驱动电路
5.2.2 定位传感器的设计
5.3 小结
第六章 嵌入式PC控制系统及接口电路设计
6.1 嵌入式PC
6.1.1 嵌入式PC概况
6.1.2 嵌入式PC的标准
6.1.3 PC/104 的硬件结构
6.2 A/D模拟转换器
6.2.1 ADT200 模块简介
6.2.2 ADT200 模块描述
6.3 嵌入式PC控制模块在PKU荧光检测系统中的应用
6.3.1 嵌入式PC的相关设置及外设的连接
6.3.2 嵌入式PC控制系统硬件电路功能
6.4 具体硬件电路设计
6.4.1 信号甄别放大处理电路
6.4.2 恒温电路
6.4.3 光源检测
6.4.4 程控光源亮度电路
6.4.5 光电倍增管控制电路
6.4.6 相关电源的设计
6.5 本章小节
第七章 PKU检测系统的软件设计
7.1 软件的总体框架
7.2 数据采集模块设计
7.2.1 数据采集卡ADT200 的软件接口
7.2.2 采集模块程序流程
7.2.3 采集模块应用程序操作界面
7.3 新生儿PKU检测数据库管理模块设计
7.4 PKU检测统计分析模块设计
第八章 检测系统的实验研究
8.1 数据回归实验
8.1.1 数据处理相关理论
8.1.2 实验报告
8.2 仪器性能测试实验
8.3 临床实验
8.3.1 PKU筛查判别标准
8.3.2 临床使用报告
第九章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
附录一 主控电路图
附录二 部分机械设计图
附录三 主机整机图片
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
- [1].苯丙酮尿症患儿PAH基因突变情况的研究[D]. 高峻峻.郑州大学2018
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