基于智能手机的便携式比色检测系统的研究

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如何解决现代医学检验中耗时长、设备昂贵、医疗资源过于集中,且大部分资源集中于实验室的问题一直受到科研人员的广泛关注,而即时检测(Point-of-care Test,POCT)所代表的理念是目前解决这一问题最有前景的方向。由于智能手机的普及,通过加挂各种配件以及配合手机本身集成的各种传感器使其变为便携式检测设备己经成为POCT领域一个主要趋势。基于智能手机的POCT具有成本低廉、易于推广、耗时短、操作简便等优势。因此,本文提出了一套基于智能手机的便携式比色传感检测系统,通过使用甲胎蛋白抗体官能化后的胶体金,检测癌症早期标记物甲胎蛋白。首先,为了解决比色检测中至关重要的外界光线干扰问题,一套用于屏蔽外界环境光并且提供均匀明亮光照的硬件平台被设计与实现。该硬件通过Solidworks建模工具设计,使用白色聚甲基丙烯酸甲酯材料通过激光切割机加工,配合以LED灯板、电源、漫反射板等配件加工而成。硬件平台整体成本低廉、便于推广。全部实验样本置于硬件平台内部,由硬件平台统一提供均匀光照,有效解决了外界光线干扰的问题。而后,一款通过Android Studio集成开发环境开发的软件,用于检测和计算实验数据。为高效、合理的完成软件开发,首先分析用户需求并且设计软件的使用流程,而后根据需求和流程将软件划分为5个相对独立的子模块,即:信息填写模块,图像采集模块、数据分析及展示模块、数据存储模块和系统设置模块。在开发过程中,对软件使用的图像算法和数据拟合算法做了详细说明。该软件可完成实验信息填写、实验图像捕获与保存、图像数据计算、方程拟合与展示、实验数据保存等功能。最后,调试软硬件功能。硬件调试包括光照均匀性、硬件平台封闭性、光距合理性等。软件测试包括界面测试和功能测试两部分内容。界面上保证风格统一,无错误拼写、图像清晰。功能上要保证计算数据正确,各模块能够正常发挥作用。通过以上内容,本文创新点在于,为解决现代医学检验所遇到的问题,根据POCT理念,结合智能手机广泛发展的现状,提出了一套基于智能手机的便携式比色检测系统用于检测癌症早期标记物甲胎蛋白。该系统能够一定程度上脱离实验室进行检测,耗时少,便携性好,成本低廉,操作简单,能够在医疗条件有限的地区使用,而且检测结果可以直接在手机上显示。通过使用甲胎蛋白抗原测试表明,整套系统的精确度和灵敏度都达到了预期目标。
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