双波长共聚焦生物芯片扫描仪的研究与开发

浙江大学硕士学位论文双波长共聚焦生物芯片扫描仪的研究与开发姓名：郑旭峰申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：陆祖康;倪旭翔20040301双波长共聚焦生物芯片扫描仪的研究与开发作者：郑旭峰学位授予单位：浙江大学相似文献(10条)1.期刊论文赵立新.胡松.严伟.罗正全共聚焦成像技术在生物芯片检测中的应用-微纳电子技术2004,41(4)共聚焦成像技术广泛应用于采集精细的荧光图像,在生物芯片技术领域,共聚焦成像技术用于生物芯片检测,能显著减少样本点以外光的收集率,明显降低背景噪声,增大信噪比.与CCD成像技术相比,共聚焦成像技术可以做到更大的数值孔径,具有更高的检测灵敏度.2.会议论文赵立新.胡松.刘业异.严伟.罗正全.王肇志.陈兴俊共聚焦成像技术在生物芯片检测中的应用2003共聚焦成像技术广泛应用于采集精细的荧光图像,在生物芯片技术领域,共聚焦成像技术用于生物芯片检测,能显著减少样本点以外的光的收集率,所以明显降低背景噪声,增大信噪比.与同类的CCD成像技术相比,共聚焦成像技术可以做到更大的数值孔径,具有更高的检测灵敏度.3.期刊论文韦哲.程自峰生物芯片检测技术-医疗装备2005,18(9)本文简要叙述了生物芯片的检测技术.重点对共聚焦激光扫描探测系统的结构、工作原理及其关键技术做了描述.对国内外几种典型的生物芯片检测仪做了简述.并简要介绍了生物芯片检测仪在医学中的应用.4.期刊论文王立强.陆祖康.倪旭翔.郑旭峰.李映笙共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制-光子学报2004,33(3)根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.5.会议论文余国彬.姚汉民.胡松激光共聚焦生物芯片扫描仪分辨率特性研究2001随着生物芯片集成度的提高,利用反应物的量减少,其激发所产生的荧光信号也越来越微弱.因此,对高精度、高分辨率生物芯片检测仪的要求迫在眉睫.本文探讨了一种激光共聚焦生物芯片扫描仪的成像原理和高分辨率特性,其中指出激光共聚焦生物芯片扫描仪由于采用了探测怨声针孔,因此视场大大减小,信噪比大大提高,同时每幅图像逐点扫描形成,因而可成高分辨率的像.6.学位论文蒋益新生物芯片共聚焦扫描仪关键技术研究2010生物芯片共聚焦扫描仪是基于共聚焦成像原理，结合计算机扫描控制系统来实现对生物芯片的全方位检测与分析。该系统通过对生物芯片上的杂交信号检测得到高质量的数据和图像，供医学研究者进行生物化学分析。由于生物芯片用途广泛，共聚焦扫描检测与分析系统作为其应用的主要技术支撑，是具有很大应用前景和发展空间的。本文结合国内发展情况，主要研究了生物芯片共聚焦扫描检测与分析技术。本论文首先对生物芯片、生物芯片技术、生物芯片技术中的各个流程，包括芯片制备，样品制备，杂交和检测技术作了简单的描述，并对国内外生物芯片技术的研究现状作了一个总结。其次分析了共聚焦荧光检测技术的工作原理，从理论上分析了激发光在焦面上的光场分布和荧光产生的机理和过程，并介绍了自主研制的芯片扫描仪中的部分关键元件。然后简要介绍了在荧光检测中的三种共聚焦扫描方法，并对光学扫描和物扫描进行了误差分析。根据物扫描的特点，完成扫描控制系统的自动控制。接着在数据采集系统中，介绍了PCI-1710L数据采集卡的工作原理，并利用该卡的开发包，完成了信号采集和中断传输的软件及硬件的设计。最后介绍了图像预处理方法和芯片分析技术。深入研究了芯片可视化技术，完成了伪彩色图和基于OpenGL技术的三维图形表示荧光数据的可视化技术。关键词：生物芯片检测技术，共聚焦，扫描技术，数据采集，可视化7.期刊论文王立强.倪旭翔.陆祖康.李映笙.郑旭峰.WANGLi-qiang.NIXu-xiang.LUZu-kang.LIYing-sheng.ZHENGXu-feng激光共聚焦生物芯片扫描仪的研究-浙江大学学报（工学版）2005,39(4)介绍一种采用双波长(532nm和635nm)激光器作为激发光源,基于激光共聚焦原理设计的生物芯片扫描仪.它采用一个光电倍增管分时实现cy3与cy5两种荧光信号的检测.生物芯片的横向扫描由远心f-θ扫描物镜与振镜实现,纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现.分析了激光扫描光路及光电倍增管对生物芯片扫描仪的分辨率、信噪比及灵敏度的影响.实验结果表明,本扫描仪的分辨率可达到5μm,信噪比高达103,检测灵敏度最高为1fluor/μm2,扫描速度快,cy3与cy5之间串扰小.8.期刊论文马军山.侯琳琳.付东翔.陈家璧.庄松林.MAJun-shan.HOULin-lin.FUDong-xiang.CHENJia-bi.ZHUANGSong-lin双荧光标记生物芯片激光共聚焦检测系统-光学精密工程2005,13(6)基于激光共聚焦检测原理,构建了针对荧光标记生物芯片的检测系统,对用Cy3或Cy5标记蛋白点样的玻片进行了扫描检测,并对采集的荧光数据信号进行了图像重建.针对实际荧光信号可能较微弱并存在较大动态范围的情况,采用形态学方法对图像进行滤波、增强处理,显著增强了图像质量.提出了标定系统信噪比和灵敏度的公式,并据此对检测实验结果进行了详细的分析计算,最终标定此激光共聚焦生物芯片检测系统的灵敏度约为0.1fluo/μm2.9.学位论文王立强双激光共聚焦生物芯片荧光分析仪的研究与开发2004生物芯片技术是生命科学领域中迅速崛起的一项高新技术,它以玻片、硅片或尼龙等为载体,在其表面高密度地排列大量的生物材料,实现对DNA、蛋白质、细胞以及其他生物组分的准确、快速、并行和大信息量的检测和分析,可广泛应用于药物研究、疾病诊断、基因结构与功能研究等领域.生物芯片采用分子杂交原理进行工作,将待测样品加以荧光染料标记,然后与已知结构的生物芯片进行充分杂交,用荧光分析仪检测发生杂交反应位置处的荧光信号.因此,荧光分析仪是获取生物芯片信息的必备仪器,也是决定生物芯片能否得到广泛应用的关键仪器.该论文主要涉及激光共聚焦生物芯片荧光分析仪的设计与实现,详细论述了仪器的设计方案、性能指标、实验测试及结果分析,研究如何在降低成本的前提下,开发出具有自主知识产权、性能良好的生物芯片分析仪器,从产业化的角度出发,做了一些有益的探索工作,初步完成了实验样机的研制.样机中,荧光的激发光源为532nm的绿激光和635nm的红激光,采用一个光电倍增管分时实现了Cy3和Cy5两种荧光信号的检测,生物芯片的一维扫描由振镜与远心f-theta物镜实现,另一维扫描由步进电机驱动精密导轨实现.结合具体的设计参数,分析了荧光分析仪的分辨率、信噪比、探测灵敏度及动态范围,讨论了它的重复性与稳定性,研究了f-theta物镜的残留畸变和振镜的响应误差对扫描均匀性的影响,提出了光电倍增管的自动增益控制方法及串扰误差的校正方法.绿光扫描时,荧光分析仪的光学分辨率可达到5μm,Cy3荧光的探测灵敏度为1fluor/μm'2,动态范围大于10'3,完成5tm双光扫描耗时400秒,比大部分现有同类产品的扫描速度快.样机集成有嵌入式操作系统以及显示打印部件,数据处理与分析由DSP完成,荧光图像及诊断结果可以在液晶屏上显示,也可通过热敏打印机给出.整台样机面向医院应用,生物芯片的检测分析自动完成,操作方便.该论文还研究了生物芯片荧光图像的基本处理技术.设计了一种图像增强算法,可在滤除脉冲噪声的同时,校正荧光图像中的缓慢背景变化;根据图像的行列投影,实现了分子靶点的自动定位;针对分子靶点的不规则结构,研究了基于边缘检测的自适应圆分割及基于区域生长的自适应形状分割技术,较为准确地实现了分子靶点的分割与识别.10.期刊论文王胤睿.詹黎.夏宇兴.WANGYin-rui.ZHANLi.XIAYu-xing一种新型生物芯片扫描平台的研究-光电工程2006,33(5)扫描工作台是生物芯片扫描仪中的一个关键组成部分,扫描时间是衡量扫描仪性能的一个重要指标.本文中我们报导一种新型的扫描仪工作平台,采用直线电机作为驱动的工作台,取消了从电动机到工作台间机械传动的环节,提高了系统刚度,降低了振动噪声,缩短了采用光学系统静止机构的扫描仪的扫描时间,为快速高精度激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制提出了新的实施方案.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：cec1c75d-6e29-47bb-830b-9e4600c09bf2下载时间：2010年12月8日