高精度金标试纸读数仪的设计与开发--《浙江大学》2013年硕士论文
高精度金标试纸读数仪的设计与开发
【摘要】：金标免疫层析技术是近年来兴起的一种快速免疫分析技术,它具有成本低、操作简便、检测效率高、灵敏度高、稳定性强等优势,在疾病检测、医疗保健、疫情监测、食品检验检疫等多个领域应用广泛。金标免疫试纸检测目前主要停留在定性判断,但是定性判断容易受人为因素的干扰,且灵敏度低,而且在临床上不能建立该待检指标的动态过程。这些弊端极大地限制了金标试纸的应用范围,因此,开展金标免疫试纸条定量检测的研究,具有重要的应用价值。
本论文在分析了国内外现有的金标试纸定量检测方案后,基于光电检测原理,提出了一套光路结构简单、检测精度高、检测速度快、成本低廉的设计方案。该方案用绿光发光二极管(LED)作为发射光源,以光电二极管接收试纸条反射光,通过步进电机带动检测系统扫描试纸条待检区域,采用最小二乘法、小波变换等算法对检测波形分析处理,从而获取待测物浓度。论文从机械结构、光路设计、硬件电路、软件编程、算法研究等几个方面完成方案的设计,自主研制出一种高精度的金标试纸读数仪。
本论文最后用大量实验结果来佐证测量方案的高度可行性与仪器的应用价值。实验数据表明：测量结果与真实值的误差小于1%,仪器有较高的测量准确度与灵敏度;重复测量的结果非常接近,变异系数(CV)小于8%o,仪器有很高的测量精度与稳定性。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TH83;TP216【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-9第一章 绪论9-15 1.1 研究背景和意义9-10 1.2 金标试纸条检测技术研究现状10-12
1.2.1 金标免疫层析技术的发展10-11
1.2.2 金标试纸条定量分析的研究现状11-12 1.3 本文主要研究内容12-14
1.3.1 论文研究目标和内容12-13
1.3.2 论文结构安排13-14 1.4 本章小结14-15第二章 金标试纸定量检测原理15-23 2.1 金标免疫层析技术的原理15-18
2.1.1 胶体金的特性15-16
2.1.2 金标免疫层析原理16-18 2.2 金标试纸定量检测技术的原理18-22
2.2.1 物质的颜色和光的关系18-19
2.2.2 朗伯-比尔定律19-21
2.2.3 金标试纸的光电检测系统21-22 2.3 本章小结22-23第三章 金标试纸读数仪系统设计23-31 3.1 系统设计方案的选择23-25 3.2 机械结构设计25-26 3.3 光学系统设计26-30
3.3.1 光源26-28
3.3.2 光电探测器28-30
3.3.3 光路设计30 3.4 本章小结30-31第四章 系统硬件设计31-45 4.1 模拟电路设计31-35
4.1.1 电源管理模块31-32
4.1.2 LED驱动模块32-33
4.1.3 光电转换与I/V转换模块33-34
4.1.4 滤波放大模块34
4.1.5 检波模块34-35 4.2 数字电路设计35-43
4.2.1 扫描控制模块的设计37-41
4.2.2 人机交互模块的设计41-43 4.3 本章小结43-45第五章 系统软件设计45-53 5.1 扫描控制模块软件设计46-49
5.1.1 主控程序设计46-48
5.1.2 采样程序设计48-49 5.2 人机交互模块软件设计49-52
5.2.1 μC/GUI的移植49-51
5.2.2 GUI界面设计51-52 5.3 本章小结52-53第六章 检测算法研究与实验结果验证53-64 6.1 检测算法研究53-58
6.1.1 基于最小二乘法的基线校正54-55
6.1.2 基于小波变换的去噪研究55-58 6.2 实验与数据分析58-62
6.2.1 准确度实验58-60
6.2.2 稳定性实验60-62 6.3 本章小结62-64第七章 总结与展望64-66 7.1 总结64-65 7.2 展望65-66参考文献66-69附录69-70致谢70-71攻读硕士期间承担的科研任务及主要成果71
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