实时数字PCR扩增曲线的分类

传统的数字PCR检测仅针对扩增终点的核酸样本执行终点式的荧光分析,依据反应后的荧光图像进行阴阳性统计及样本浓度计算,分析结果极易受假阳性及非特异性扩增影响。本文提出了一种基于过程的实时微孔式数字PCR芯片阴阳性分析方法,从时间维度对数字PCR结果进行定量分析,提高数字PCR检测的准确性。设计支持实时数字PCR分析的硬件系统并与终点式数字PCR仪进行对比,验证系统性能。在此系统上检测不同浓度的人类Ⅳ型疱疹病毒样本,获取实时扩增曲线,采用支持向量机算法对扩增曲线的特征进行学习并应用于检测曲线分类。实验结果表明,所设计的实时数字PCR系统与终点式数字PCR仪扩增结果具有高度一致性。本文所述的基于支持向量机的分类算法对扩增曲线的分类准确率达到98%以上,能准确识别假阳性及非特异性扩增微孔。相比于传统阈值分割法,本方法对阳性点识别的平均准确率提高了17.60%,并且目标模板拷贝数越低,效果越明显。与传统的终点式数字PCR相比,本文提出的基于实时数字PCR系统的数据分析方法具有准确性更高的优势,尤其在低拷贝数检测下可以获取更为精确的定量结果。     

实时荧光PCR芯片及其检测平台的设计

研制了一款实时荧光PCR芯片及其检测平台.其中PCR芯片实现样品的预处理及实时荧光反应等功能;检测平台实现实时荧光检测、分析及处理等功能.该检测平台由注射泵系统、实时荧光信号采集系统和PCR温度控制系统等组成.并成功地实现了从血液中提取白细胞及同一腔体中PCR反应、检测以及分析等.实验结果表明,该系统能满足实时荧光PCR芯片的控制与检测实验结果,达到了设计各项指标.     

基于微流控荧光定量PCR的MRSA快速检测技术研究

针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)检测的问题,发展一种基于微流控荧光定量PCR的致病菌快速检测新技术。采用光刻法制作了微流控PCR芯片,研制了集成高性能温度控制模块和高灵敏度荧光检测模块的微流控荧光定量PCR分析系统。通过检测特异性基因femA和mecA对MRSA进行快速鉴别。实验结果表明,使用微流控PCR芯片可以成功实现MRSA特异性基因的快速检测,相对传统的管式PCR,芯片使用6μL试剂在56 min完成了MRSA特异基因的检测,不仅节约了反应试剂,而且极大提高了检测速度。该技术可扩展到其他致病菌的检测,具有良好的应用前景。     

嵌入式数字微流控荧光液滴分选平台EI北大核心CSCD

搭建了基于嵌入式系统的数字微流控芯片操纵平台,实现对片上液滴的自动化配发、检测和分选。将特定电极阵列结构的介电润湿(EWOD)芯片通过特制电路和基于STM32的控制电路结合,并利用荧光显微镜提供的光路,完成分选平台的硬件搭建。移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ到STM32芯片中,根据分选功能需求,划分功能任务,设计各任务程序及任务间通信方式,实现在芯片上按一定频率从包含荧光与非荧光微粒的混合液体中生成小液滴,并将小液滴运输至检测区,根据其荧光强度对其进行分选。本系统实现了对数字微流控芯片的自动化操控,为将数字微流控技术应用于细胞、蛋白质、微生物等领域的分选提供了便利。     

嵌入式数字微流控荧光液滴分选平台

搭建了基于嵌入式系统的数字微流控芯片操纵平台,实现对片上液滴的自动化配发、检测和分选。将特定电极阵列结构的介电润湿(EWOD)芯片通过特制电路和基于STM32的控制电路结合,并利用荧光显微镜提供的光路,完成分选平台的硬件搭建。移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ到STM32芯片中,根据分选功能需求,划分功能任务,设计各任务程序及任务间通信方式,实现在芯片上按一定频率从包含荧光与非荧光微粒的混合液体中生成小液滴,并将小液滴运输至检测区,根据其荧光强度对其进行分选。本系统实现了对数字微流控芯片的自动化操控,为将数字微流控技术应用于细胞、蛋白质、微生物等领域的分选提供了便利。     

基于ARM9的共聚焦式激光诱导荧光检测系统

共聚焦式激光诱导荧光检测具有较高的灵敏度,是毛细管电泳芯片的主要检测方法之一。大多数共聚焦式检测系统采用计算机控制和显示,系统体积庞大,无法实现小型化和集成化。文中基于ARM9微处理器及嵌入式Linux操作系统,设计了脱离计算机控制的共聚焦式毛细管电泳芯片检测系统,实现了芯片的图像观察、自动聚焦及荧光信号采集等功能。系统对不同浓度的罗丹明B样品进行了电泳分离实验,检测限为1.0×10-7mol/L.     

一种大有前途的分析和诊断新技术:大规模集成流路(IFC)芯片-数字PCR

本文评述了新近发展起来的以大规模集成流路(IFC)芯片为基础的数字PCR技术。指出PCR已被证明可用于除外伤和营养不良症以外所有其他疾病的分子诊断。但是传统PCR技术有误诊率高的缺点,即便采用传统的数字PCR技术,也还会有2%以上的差错率。但是当采用IFC芯片作数字PCR检测时,将可使测量准确度达到99.75%以上,并可做绝对测量,因而在各种疾病早期分子诊断方面具有其他方法无法比拟的巨大潜力。     

基于LAMP技术的核酸浊度检测仪研究

采用基于LAMP技术核酸检测平台可以实现比传统PCR检测平台时间更短，成本更低，更有利于广泛的基层推广使用。用于LAMP技术的核酸浊度检测仪，采用了基于STM32F407微处理器和TMP116数字温度传感器的温度精确控制电路，描述了基于S1336-44BK光电池的高精度光电检测设计，给出了硬件电路设计及软件实例。实验结果表明，该方法能够快速实现新型冠状病毒的扩增及结果判定，具有较高的灵敏度及准确的结果。     

基于模拟选择开关和故障字典的数字芯片检测系统

设计了一种基于模拟选择开关和故障字典的数字芯片检测系统,主控芯片采用MSP430单片机,实现了对常见数字芯片的自动化故障检测,可以检测数字芯片是否存在短路、开路和逻辑功能错误等故障,并可确定具体故障位置。芯片的短路、开路检测基于数字芯片内部的二极管钳位保护电路,通过霍尔电流传感器和ADC进行检测。测量结果显示,该系统的测量准确率高,测量速度快,功耗低,可实现电池供电和手持化。     

两项中科院科研装备研制项目通过验收

正2017年6月28日至29日,中国科学院条件保障与财务局组织专家在中国科学院苏州生物医学工程技术研究所对中国科学院科研装备研制项目"数字微滴-流式核酸检测仪的研制"和"超分辨高精度可移动锥束CT实验装备的研制"进行了技术验收和总体验收。"数字微滴-流式核酸检测仪的研制"项目研制完成了一套系统样机,并研制出了微滴生成芯片、微滴检测芯片、微滴生成油等关键器件及试剂,满足了低丰度核酸检测设备研发及新技术测试方面的需求,为相关技术研究及产业化提供了基础。     

基于液滴微流控技术的集成式数字PCR芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,设计出一款新型的微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)芯片。该芯片由流动聚焦式微滴生成模块及后方的微滴储存腔构成。使用COMSOL软件对微滴生成及收集腔内液体流动进行仿真,验证芯片结构的合理性。使用软光刻技术及模压成型方法制得聚合物芯片并进行试验,结果表明,该芯片可以在70s内生成20 000个直径为120μm(0.89nL)的微滴,微滴一致性较好(体积的变异系数为2.11%),且可以整齐、稳定地排列在收集腔内。应用该芯片直接进行原位PCR扩增及检测即可得出DNA检测结果。该芯片具有高灵敏度、高通量和高集成度的优势,避免了普通数字PCR的各种缺陷,如操作复杂、移液过程中的样品污染、样品损失、微滴破碎和融合。     

荧光定量PCR技术及其检测乳腺肿瘤同源异型盒基因的应用

荧光定量PCR技术是以荧光传递为基础多色荧光检测的核酸定量技术。能准确敏感地测定模板浓度及检测基因变异等,该技术在PCR反应体系中引入荧光标记探针,具有高灵敏性,高特异性等特点并极大地克服原有PCR技术存在的不足如交叉污染等问题。本文概述目前几种荧光定量PCR技术的原理和特点以及我们应用该技术检测乳腺肿瘤同源异型盒基因BP1的工作。     

用于微流控芯片的全波长实时荧光检测系统研制

为了连续检测出微流控芯片中不同荧光物质的发射光强度,设计了一套基于LabWindows编程的实时的、发射光波长在340-1200 nm的荧光检测系统。系统将控制光谱仪、采集荧光强度、数据降噪及存储、结果分析及显示等功能结合在一起,实现微流控芯片内荧光强度的实时动态检测及分析。系统采用卤钨灯和光谱仪相结合的方式,通过合理设计激发和探测光纤的位置,结合软件算法控制,来消除激发光和背景荧光的影响;系统无需针对不同的荧光物质选用特定的激发光和滤波片,增加系统的集成度、提高检测的多样性。基于本系统对微流控芯片中两种溶液的荧光强度进行检测,来验证系统的测试性能;同时对微流控芯片中不同浓度的荧光物质进行检测,来验证系统的准确性能。实验结果表明所设计的系统满足微流控芯片内不同荧光物质的荧光强度实时检测的要求,为后续基于微流控芯片的生化免疫分析、药物分析和多细胞生命体等研究提供研究基础和分析手段。     

用于生物荧光检测的多通道光路选通系统的设计

针对多通道生物荧光检测技术的需求,文中设计了一种多通道光路选通系统,利用步进电机带动多模光纤转动实现光路的快速切换和精确定位,从而实现对多路生物荧光的可靠检测.设计中采用高集成度的PSoC(Programmable System-on-chip)芯片为核心芯片,由于其内部集成了大量的模拟和数字模块,设计灵活,缩短了研发周期.经实验和计算可明确得出,该设计方案可满足整个系统的要求.     

CMOS数字成像技术在电力系统图像监控中的应用

图像传感器是图像监控系统中的关键部件，提出了采用,CMOS数字彩色/黑白传感器与数字信号处理芯片结合构成最小系统的数字摄像机替代模拟摄像机进行图像信息采集的思想，详细介绍了基于CMOS数字传感器的数字成像技术的构成及原理，且结合电力系统的工程实际，阐述了数字成像技术在图像监控中的应用以及今后的发展前景。     

DNA芯片的CCD荧光检测

为了有效地提取DNA芯片的信息,叙述了DNA芯片的CCD荧光检测的原理及自行设计的检测系统。系统由CCD摄像机、荧光成像光学系统、图像采集卡等组成。利用高压汞灯作为光源,窄带滤色片作为激发波段和荧光截止滤波片,从而保证荧光分辨力和测量范围。通过CCD摄像机和图像采集卡进行图像采集,并对获取的图像进行处理。试验结果有效地获得了杂交后基因点位的关键特征的数据。     

实时荧光定量PCR技术在临床肿瘤检测中的应用

肿瘤一直以来就是人类难以攻克的顽疾,近年来肿瘤疾病的爆发数量呈现上升趋势,如今我国肿瘤病例数约占全世界病例数的55%。实时荧光定量PCR技术(Real-Time PCR)是一种通过检测PCR产物中荧光讯号的强度从而进行定量的技术,这实现了对核酸信息量的分析比较。相对于常规的定性PCR技术,其具有检测范围宽、检测灵敏度高、精密度高、特性强、定量准确、重现性好等优点,现今已被广泛应用于生物学领域及医学领域尤其是肿瘤的早期诊断、分型、分期、预后诊断等。本文概述了实时荧光定量PCR技术的基本原理及其在肿瘤检测中的应用,并探讨了该技术的发展现状和应用前景。     

基于微流控芯片的核酸检测技术

核酸检测,作为一种分子诊断技术,包括核酸提取、扩增和检测,对微生物分析、医学诊断、及时就医等起着根本性的作用。目前核酸检测存在工作量大、成本高、而且耗时长等问题,显著影响了其在诊断中的应用。微流控芯片技术以及侧向流层析试纸条,具有制作成本低、设备小型化、分析速度快、灵敏度高等特点,且结果可传送给最终用户,在医疗诊断中具有巨大的发展潜力。鉴于前人的相关研究成果,本文首先介绍了微流控技术在核酸检测中的意义,其次介绍了以微流控芯片为平台的核酸提取技术、扩增技术,以及核酸检测技术,在文章最后展望了将核酸的提取、扩增、检测技术集成到一个微装置中的可行性。     

棒材自动计数系统的开发

棒材计数问题一宜是困扰我国棒材生产企业的一个难题,目前广泛采用的人工计数方法和光电检测等方法满足不了企业要求.因此,开发出基于机器视觉和图像处理技术的棒材自动计数系统,系统通过对棒材端面图像进行预处理、图像分割、数学形态学处理、目标识别等手段获得图像中的棒材根数,并介绍了系统的软件和硬件情况.该系统可以有效提高计数准确率和生产效率,实现棒材计数过程的自动化和产品打捆的标准化.     

SARS病毒的微流控芯片实验室系统检测

采用自行设计的RT-PCR试剂盒。在自制的由聚合酶链反应(PCR)——毛管电泳(CE)芯片、芯片热循环仪和激光诱导荧光芯片分析仪组成的微流控芯片系统上，对SARS病毒(重症急性呼吸综合症)和18例SARS患者咽拭子样品连行了分析和检测，实现了聚合酶链反应和电泳检测的微流控芯片在线分析。微流控芯片系统具有高检潮灵敏度、高分辨率、高检出率等优点，试剂消耗少和检测时间短，可能成为SARS早期检测的一种新的手段。