校企合作毕业设计

多联检POCT分子诊断设备开发

能源与动力工程

资助企业: 仕欧炆基因

企业导师: 邵文军

指导教师: 李祥

项目成员: 凌海翔 陈俊杰 聂雨欣

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项目简介

项目概述

由病毒、细菌等病原微生物引起的疾病给人类健康带来极大危害,也严重影响社会和经济的正常发展,目前临床尚缺乏快速、精准的病原微生物高通量鉴定手段。基于微流控技术的即时检测(POCT,Point-of-CareTesting)有望成为病原微生物检测新方法。当前公司已完成单人份高通量微流控芯片设计以及全自动封闭式POCT分子诊断设备研发,然而我国人口众多,在感染性流行病高发季节,各大医院的急诊、重症ICU患者人数暴增,单人份的POCT检测设备不能很好的满足因患者人数暴增造成的批量快速检测需求,急需开发能够同时检测多人样本的多联检POCT分子诊断设备,实现随到随检以及“样本进、结果出”全流程一体化、自动化的病原微生物快速检测,以满足临床切实需求。


项目目标

开发多联检POCT分子诊断设备及其配套微流控芯片1、微流控芯片设计与微液滴驱动方法研究;参考现有单人份微流控芯片,设计可容纳4人份样本并检测20种病原体的微流控芯片,研究微液滴驱动方法,确定稳定可靠的驱动方式,仿真外力作用下微液滴在微流控芯片中的流动;针对单人份样本,设计满足超多重(≥150种病原体)检测要求的微流控芯片,优化微反应孔、微流控阀门、核酸提取腔室等结构及其在芯片上的分布,将芯片外径控制在160mm以内。2、芯片自动加样与封装系统开发;根据现有的微流控芯片结构以及测试前需要加入的检测试剂,开发微流控芯片自动加样装置,实现样本、磁珠、液态石蜡、缓释液等液态试剂的一次性自动加装;开发薄膜贴附封装机构,实现微流控芯片各腔室、流道的封装。3、多联检POCT设备软硬件系统开发;根据现有POCT设备内部架构,设计多联检POCT设备硬件系统架构,合理分布设备中的磁铁、导轨、电机、温控模块、荧光检测模块、控制板卡以及触摸屏等元器件和机构;在现有的POCT设备控制软件基础上开发多联检POCT设备软件系统,独立控制各微流控芯片的入仓和出仓,实现随到随检;在线监控设备卡槽内是否有微流控芯片,实时显示检测进程。


项目成果

样本预处理及自动加样装置开发部分,所设计的卡盒能够实现全血样本的沉降与转移,同时按需添加其余试剂进行加温控制,再通过磁棒吸附磁珠在各个腔室内移动,实现样本的洗涤、烘干与洗脱,最后采用移液枪将微升级的样本精准转移至芯片内。

微流控芯片设计部分设计了单人份22孔微流控芯片及其缩小版、三人份22孔微流控芯片和单人份66孔微流控芯片,并通过实验验证了其功能的完整性和可行性。

多联检POCT设备机械架构设计与软件开发部分设计了能够实现单人份样本检测的POCT仪器,并且验证了单人份检测仪器的功能完整性,包括芯片的进出仓、加热保温、离心、光学检测。在单人份的检测仪器的基础上编写了多联检设备的控制程序,能够实现多个设备的独立检测。


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