【摘 要】
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核酸扩增检测是现阶段针对传染病病原体的一种主要检测手段,但是目前核酸检测需要在专业的实验室进行,耗时费力,因此为提高应对突发疫情处理能力,弥补传统检测耗费人力物力的缺陷,本课题研发了一款集生物样本前处理、核酸扩增与检测于一体的及时检测设备,对缓解防疫压力具有重要意义。本文主要工作如下:（1）对比分析了不同样品前处理与核酸扩增方法,设计了一款生物反应芯片,该芯片采用化学裂解法与磁珠法作为核酸样品前处
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核酸扩增检测是现阶段针对传染病病原体的一种主要检测手段,但是目前核酸检测需要在专业的实验室进行,耗时费力,因此为提高应对突发疫情处理能力,弥补传统检测耗费人力物力的缺陷,本课题研发了一款集生物样本前处理、核酸扩增与检测于一体的及时检测设备,对缓解防疫压力具有重要意义。本文主要工作如下:（1）对比分析了不同样品前处理与核酸扩增方法,设计了一款生物反应芯片,该芯片采用化学裂解法与磁珠法作为核酸样品前处理方案、荧光定量PCR法作为病原体扩增检测方案,该芯片能够达到集样品前处理,核酸扩增与检测于一体的功能。（2）分析扩增反应温度传递过程。计算反应体导热热阻,建立了接触热阻传热模型,利用有限元分析软件进行仿真分析;从接触面积间隙比、接触面表面粗糙度、接触面填充物三方面探究接触热阻影响因素,提出减小接触热阻方法,并采用有限元仿真软进行模拟分析,最终将接触界面两侧温度差控制在0.1℃以内。（3）为满足聚合酶链式反应核酸扩增温度需求,设计了PID控制方案、模糊PID控制方案、径向基（RBF）神经网络控制方案与模糊RBF神经网络PID控制方案,并利用Simulink进行仿真对比分析,模糊RBF神经网络PID控制方案具有响应速度快,在14秒内可以达到设定温度值,其无超调,因此采用该方案进行生物反应扩增系统温度循环控制方案。（4）搭建一体化生物反应设备,并采用乙型流感商用核酸检测试剂盒进行整机试验,试验表明一体化生物反应设备能够复刻核酸扩增S型曲线,这表明该设备的温度控制模块以及荧光检测模块均满足设计要求;对样品进行不同浓度梯度稀释并重复试验得到设备检测样品浓度最低限为10~2copies/μl。综上所述,本文针对当前病原体检测的需求,开发了一款集样本前处理、扩增与检测于一体的核酸检测设备。该设备可以同时针对多种病原体进行检测,简化了检测步骤,缩短检测时间,为抑制传染病的传播、传染病的诊断提供了全新的分析方法。
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