提高激光诱导荧光检测信号信噪比的研究

摘要

生物芯片的检测技术是生化分析系统中最重要的组成部分。在微流控生物芯片分析系统中，激光诱导荧光检测技术是灵敏度较高的检测手段之一。为了提高前期研制的共聚焦式激光诱导荧光检测系统的分辨率，增强输出荧光信号的信噪比，本文从荧光信号采集电路的优化和数学消噪处理两方面，对提高共聚焦式激光诱导荧光检测系统的灵敏度和信噪比进行研究。 在分析了毛细管电泳芯片荧光信号采集系统及其电泳谱峰特性的基础上，探讨了荧光信号检测电路中的噪声来源，从降低系统噪声入手，开展了荧光信号采集电路的优化设计。采用低噪声放大电路及滤波等技术，完成了毛细管电泳芯片信号采集系统的硬件电路优化和相应的软件设计。通过OrCAD软件的电路仿真、电路性能分析和参数分析，对电路参数进行了更合理的选择，更新了荧光信号采集电路的放大电路，较好地抑制了噪声，提高了芯片毛细管电泳信号的信噪比。 利用哈达玛变换将多次进样技术与相应的数字信号处理技术相结合，提高共聚焦式激光诱导荧光检测系统的信噪比。通过MATLAB软件完成哈达玛变换荧光信号的采集和处理系统的设计，包括用户GUI人机交互界面，具有随机二进制序列进样模板的生成，荧光信号数据导入和伪随机二进制序列导入，哈达玛反变换，原始波峰重叠的荧光信号谱图和系统单位冲激响应即单次进样的荧光信号谱图显示等功能，且该系统可以与VC++进行通信，实现两个软件间的数据交互。测试结果表明，利用本系统可以完成荧光信号采集和哈达玛变换的数据处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的提出

1.2毛细管电泳荧光检测系统研究现状

1.3本文主要工作

2毛细管电泳芯片荧光信号获取及消噪技术

2.1毛细管电泳芯片荧光信号的获取

2.2毛细管电泳芯片荧光信号特点

2.3荧光信号的噪声来源

2.4提高荧光信号信噪比的方法

3荧光信号检测电路的优化设计

3.1检测系统总体结构

3.2系统存在的问题

3.3系统硬件电路优化设计

3.4检测电路程序设计

4提高荧光信号信噪比的哈达玛变换

4.1哈达玛变换荧光信号采集提高信号比实现

4.2荧光信号检测哈达玛变换方法

5实验结果及分析

5.1检测系统的总体结构

5.2结果与分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢