激光共聚焦生物芯片检测系统研究

摘要

激光共聚焦生物芯片检测技术是随着生物芯片技术的发展而发展起来的一项新兴检测技术，以共聚焦成像理论为基础,通过激光扫描和计算机图像处理技术对微光信号进行探测。
　　激光共聚焦生物芯片检测系统作为生命科学技术研究的支撑平台之一，广泛应用于分子生物学、医学基础研究、疾病基因诊断、临床治疗、环境检测和防治以及生物武器等领域。对促进当代生命科学的发展有着重要的意义。但是，激光共聚焦生物芯片检测仪器的市场一直为国外所垄断，而且目前国外商品化激光共聚焦生物芯片检测仪器价格昂贵，一般科研机构特别是实验室难以接受。为了从根本上改变这种局面，在中科院知识创新项目的支持下，我们研发具有自主知识产权的激光共聚焦生物芯片检测系统。
　　本研究首先对激光共聚焦生物芯片检测系统进行了原理性分析和可行性论证，根据理论分析，搭建了一套激光共聚焦生物芯片检测系统的实验装置，使理论得以验证。通过对实验装置完善、改进，研制出激光共聚焦生物芯片检测系统样机，这一激光共聚焦生物芯片检测系统由光源、激发光路、检测光路、二维机械扫描台、自动调焦机构以及控制软件部分组成，系统通过调试和用户试验，可达到20线/s的扫描速度、5 m?的检测分辨力和0.1Flu/?的探测灵敏度，其m2性能指标达到了国内外同类仪器的水平。
　　本论文分析了激光共聚焦生物芯片检测系统的技术难点和关键技术。从共聚焦成像理论出发，提出了一种激光共聚焦生物芯片检测系统设计方案；确定了二维扫描成像的机械扫描方法和系统采样频率与光学分辨率的关系；根据生物芯片检测的需求，本文还提出了一种自动调焦技术和调焦评价函数；本文最后对系统的控制和软件部分进行详细的分析，并对样机调试中出现的问题和实验结果进行了分析和讨论。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1生物芯片概念及应用

1.2生物芯片检测仪器及激光共聚焦生物芯片扫描仪的发展

1.3 研究工作的主要内容及意义

第二章 激光共聚焦生物芯片检测技术

2.1共聚焦成像[8～13]

2.2激光共聚焦生物芯片检测系统的特点及关键技术

2.3激光共聚焦生物芯片检测系统的应用与前景展望

第三章 激光共聚焦检测系统的原理

3.1激光共聚焦生物芯片检测系统的原理及基本构成

3.2激光共聚焦检测系统的成像特性分析

3.3激光共聚焦检测系统的技术难点及研究概况

第四章 检测光学系统

4.1激发光源的选择

4.2检测系统的聚焦激发光路

4.3系统检测光路

第五章 二维扫描

5.1机械式扫描原理

5.2扫描台参数和扫描方式

第六章 自动调焦

6.1调焦评价函数及采样方式

6.2自动调焦结构原理

6.3自动调焦算法

第七章 系统控制及软件

7.1系统的控制

7.2软件及图像处理

第八章 系统调试及实验结果

8.1系统调试过程中出现的问题及解决方案

8.2试验结果

结 论

致谢

参考文献

发表文章、专利及获奖情况