基于单片机控制的高通量药物筛选及检测系统开发

摘要

高通量药物筛选技术是当今药物研究的重要手段之一。在短短二十多年的时间里,高通量药物筛选已经发展到每天筛选几十万样品,甚至更多。但是,目前国内外高通量药物筛选的方法普遍是:将混合物的分离工作与药物筛选工作(药效检测分析)分开的。在这样的工作方式下,不但数据结果容易因为人为因素造成混淆,而且工作效率不够高。所以本课题的研究目的就是开发一种新型自动化控制的高通量药物筛选系统,此系统是将待筛选的混合物样品的分离工作与分离后各种化合物的药效分析工作结合在一起的,不但排除了人为因素的干扰,也提高了工作效率。这也是本课题的创新之处。本课题的研究思路是:首先针对所开发系统要求实现的功能,在高通量药物筛选基本原理的基础上自行设计出整个筛选系统的结构图。根据此系统自动控制的过程将系统功能模块化。然后根据结构图中各个模块的具体要实现的功能选择合适的自动控制执行器件,再根据选定的执行器件选择合适的芯片和电子元器件,设计了该模块的控制电路,并用汇编语言开发了各个模块控制程序。最终开发了基于8051单片机控制的自动控制系统。本课题研发的新型高通量药物筛选和检测系统,在硬件设计和软件设计上都得到了一些结果,虽然没有形成最终产品,但是提出了一种新的高通量筛选及检测的手段,而且自动化程度高,结构简单、新颖,工作效率高。同时,本课题在系统的硬件设计和硬件驱动程序方面都做了深入的研究,实际上为整个筛选系统的研发做好了前期工作。高通量药物筛选是药物研究领域的热门研究课题,我国在这方面的研究起步比较晚,本人仅仅是在这方面做了一些尝试性的工作。

目录

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 高通量药物筛选的发展现状

1.3 高通量药物筛选的背景知识

1.3.1 色谱分析

1.3.2 质谱分析

1.3.3 紫外、荧光分析

1.3.4 酶的作用原理

1.4 本课题的研究的主要内容和意义

1.4.1 课题研究的主要意义

1.4.2 本人的主要工作

1.5 论文的安排

第二章 系统的结构设计和工作原理

2.1 筛选系统原理示意图

2.2 控制系统的结构设计

2.3 系统的主要执行元件

2.3.1 步进电机

2.3.2 电磁换向阀

2.3.3 数字电位计

2.4 小结

第三章 系统的硬件设计

3.1 系统的硬件结构

3.2 微量泵模块

3.2.1 脉冲发生器

3.2.2 脉冲分配电路

3.2.3 脉冲放大电路

3.3 换向控制模块

3.3.1 光电继电器

3.3.2 电磁换向阀驱动电路

3.4 温度控制模块

3.4.1 X9241控制电路

3.4.2 温度控制电路

3.5 小结

第四章 系统的硬件驱动程序

4.1 微量泵控制模块

4.1.1 步进电机控制程序

4.1.2 脉冲信号产生程序

4.1.3 步进电机的变速控制

4.1.4 环形分配器的实现

4.2 方向控制模块

4.3 温度控制模块

4.4 系统可靠性设计

4.4.1 软件抗干扰

4.4.2 硬件抗干扰

4.4.3 “看门狗”技术

4.5 小结

第五章 总结

致谢

参考文献

附录一

附录二

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文