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近年来,全球化与工业化的不断发展导致各类新型传染病的爆发和反复流行,威胁人类的健康。及时准确的诊断是防治传染病的首要环节,然而传统的诊断方法存在步骤繁琐、耗时耗力、难以自动化等缺点。本课题组研制了基于封闭卡盒的全自动病原体检测系统,采用磁珠法核酸提取和多重实时荧光PCR相结合的检测原理,能在2小时内实现样本输入到结果输出。本论文对该一体化检测系统的关键技术进行了研究,具体研究内容概括如下:1.设计了一种可变量程的全自动微型磁分离加热模块,建立了一种可根据试剂用量自动调整磁分离高度的可变量程磁分离模型,优化了磁分离效果;为了实现核酸提取加热功能,开发了一种最大功率精确可调的大功率铝基电阻加热板。2.设计了一种微型双通道温控模块,用于系统核酸提取加热和PCR热循环控制。在一块8cm×8cm大小的PCB板上集成了两路24位高精度温度采集单元、高性能温度控制单元、和两路大功率温度驱动单元。实现了快速升降温和高精度温度控制功能。3.设计了一种双通道高灵敏荧光模块,包含两路高亮度LED激发光源和两路高精度荧光信号采集。光路部分利用滤波片和二向色镜,将四条光路集中到一个单一的镜头中;在控制部分,设计了一块可以集成在荧光模块内部的微型PCB电路板,集成了两路高精度LED驱动电路和两路24位高精度荧光信号采集电路,荧光模块在一个扫描电机的配合下,可实现多个PCR管的实时荧光PCR的荧光检测。4.研究了基于等频率离散的S型步进电机加减速算法,并将加减速算法用于系统5路步进电机的控制中,提高了系统运行的流畅性和稳定性。在传统PID控制的基础上整合了模糊控制理论,开发了基于模糊PID的温度控制算法,运用于系统核酸提取加热控制和PCR热循环控制,进一步提升了温控性能。最后,对系统的磁分离、移液、温控、荧光等主要硬件模块进行了性能验证,结果表明本系统硬件性能符合检测要求。并在江苏疾控中心和浙江疾控中心分别进行了临床样本的检测实验,且检测结果与商用仪器结果接近。