基于SPR技術(shù)的便攜式體液全分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的單點(diǎn)實(shí)時(shí)信號(hào)采集與初步分析.pdf

1、表面等離激元共振(surfaceplasmonresonance,SPR)傳感技術(shù)是一項(xiàng)新興的生物化學(xué)檢測(cè)技術(shù)。自從Nylander和Liedberg于1982年首次將其用于氣體檢測(cè)和生物傳感分析以來(lái),SPR傳感技術(shù)在實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展上都獲得了飛速的發(fā)展。本文由國(guó)家自然科學(xué)基金資助,針對(duì)用于檢測(cè)生物大分子反應(yīng)的SPR系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)采集和分析方法進(jìn)行研究。文中首先介紹了表面等離激元現(xiàn)象的理論基礎(chǔ),檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與具體設(shè)計(jì)方案。基于S

2、PR的體液微全分析系統(tǒng)包括光學(xué)單元,傳感單元,芯片檢測(cè)單元,圖像采集與處理單元等幾個(gè)主要部分。重點(diǎn)說(shuō)明了實(shí)時(shí)信號(hào)采集和分析方法的設(shè)計(jì)思路、軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文設(shè)計(jì)出了嵌入式系統(tǒng)方案,采用華恒公司的ARM9系列的嵌入式計(jì)算機(jī)芯片,用來(lái)采集和分析SPR信號(hào),通過(guò)分析光信號(hào)的變化來(lái)分析芯片檢測(cè)單元中生物芯片上發(fā)生的生物大分子之間的反應(yīng)。圖像采集單元利用CMOS視頻采集設(shè)備,采用面向?qū)ο蟮腃++編程語(yǔ)言、VisualC++編程工具和微軟MF

3、C基礎(chǔ)類庫(kù)設(shè)計(jì)出信號(hào)采集和分析軟件。其中,信號(hào)采集可分為基于光電池的點(diǎn)信號(hào)采集和基于CMOS采集卡的圖像采集。點(diǎn)信號(hào)采集部分通過(guò)將光電池獲取的光信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后由采集卡采集到計(jì)算機(jī),在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示、固化存盤、模擬與仿真以及分析。圖像處理部分可實(shí)現(xiàn)圖像的存儲(chǔ)、顯示、處理功能。便攜式系統(tǒng)是基于嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)擴(kuò)展設(shè)計(jì)的,其核心是根據(jù)系統(tǒng)需要所選擇的芯片。設(shè)計(jì)初期考慮到了DSP、ARM、DSP+ARM等多種設(shè)計(jì)方

4、案,基于成本、性能等多方面的考慮,選擇了ARM。在軟件上選擇了Linux+Minigui,因此本文采用了ARM+Linux+Minigui嵌入式開(kāi)發(fā)方案。HHARM2410為一臺(tái)采用S3C2410處理器、提供RS232接口,安裝有Linux操作系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),其功用相當(dāng)于一臺(tái)裝有RedhatLinux,裝有串口的PC機(jī)。MiniGUI是由北京飛漫軟件技術(shù)有限公司主持的自由軟件,遵循GPL條款發(fā)布。其目標(biāo)是為實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)建立一