| 【中文题名】 | 光纤嵌入式毛细管电泳芯片的信号检测及其小波消噪 |
| 【英文题名】 | Signal Detecting and Wavelet Denoising for Capillary Electrophoresis Microchip Based on Optical Fiber Embedded |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-1-17 |
| 【中关键词】 | 毛细管电泳,激光诱导荧光检测,傅立叶变换,小波消噪,微型化, |
| 【英关键词】 | Capillary Electrophoresis,Laser-Induced Fluorescence,Fourier Transform,Wavelet Denoising,Micromation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>集中检测与巡回检测系统 |
| 【论文摘要】 | 芯片毛细管电泳具有微型、快速、低样品量等特点，被认为是生化分析领域最具发展潜力的一种技术。光纤嵌入式毛细管电泳芯片因其体积小、检测光路简单等诸多优点，正在引起人们的关注。但是，其检测系统中外加高压电场、高强度激光、仪器和芯片结构等诸多因素产生的噪声会混入检测信号，影响系统的检测灵敏度。因此，本文基于激光诱导荧光检测原理，开展了光纤嵌入式毛细管电泳芯片的信号检测及信号消噪处理的研究。
本文在大量实验的基础上，设计了光纤嵌入式“十”字型和弯曲型毛细管电泳芯片，采用MEMS技术制作了以玻璃为基体的毛细管电泳芯片。改进了以AT89C51单片机为核心的高压控制系统，实现了样品的多次进样分离操作及信号的自动检测功能。开发了基于VC++的系统应用软件，可实现数据通信、数据显示与保存等功能。在自行搭建的检测系统上，利用毛细管电泳芯片对罗丹明B、罗丹明6G进行了最低浓度限及分离等检测。针对毛细管电泳信号的噪声特性，本文首先利用Matlab软件模拟出毛细管电泳信号，通过选取评价消噪效果优劣的标准，比较研究了三族小波基函数、分解层数、阈值方法等对消噪的影响，确定出“小波基函数—sym4、分解层数—4、各级阈值方法”... |
| 【论文题纲】 |
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独创性说明 |
3-4 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-8 |
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1 绪论 |
8-16 |
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1.1 课题的提出 |
8-9 |
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1.2 毛细管电泳及激光诱导荧光检测 |
9-12 |
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1.3 光纤嵌入式毛细管电泳芯片研究现状 |
12-13 |
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1.4 小波消噪的发展及应用 |
13-15 |
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1.5 本文的主要工作 |
15-16 |
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2 毛细管电泳及激光诱导荧光检测的基本原理 |
16-24 |
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2.1 毛细管电泳的基本原理 |
16-19 |
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2.1.1 电泳迁移与电渗流 |
16-18 |
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2.1.2 毛细管区带电泳 |
18 |
|
2.1.3 迁移时间、分离效率与分离解析度 |
18-19 |
|
2.2 毛细管电泳芯片进样原理 |
19-21 |
|
2.3 激光诱导荧光检测 |
21-24 |
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2.3.1 荧光的产生原理 |
21-22 |
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2.3.2 激光诱导荧光的机理 |
22-24 |
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3 小波变换的基本理论 |
24-30 |
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3.1 传统分析方法 |
24-26 |
|
3.2 小波变换定义及特点 |
26-27 |
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3.3 小波消噪的原理 |
27 |
|
3.4 常用的小波函数 |
27-30 |
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4 毛细管电泳芯片的结构设计与工艺制作 |
30-38 |
|
4.1 芯片结构设计及材料选取 |
30-31 |
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4.2 毛细管电泳芯片的制作 |
31-37 |
|
4.2.1 光刻掩模板制作 |
32-33 |
|
4.2.2 光刻 |
33 |
|
4.2.3 腐蚀 |
33-34 |
|
4.2.4 超声打孔 |
34-35 |
|
4.2.5 热键合 |
35-37 |
|
4.3 本章小结 |
37-38 |
|
5 毛细管电泳信号检测系统 |
38-61 |
|
5.1 检测系统的组建 |
38-43 |
|
5.1.1 高压控制与串口连接 |
38-40 |
|
5.1.2 激光的引入 |
40 |
|
5.1.3 荧光的接收 |
40-43 |
|
5.2 检测系统软件设计 |
43-51 |
|
5.2.1 单片机软件设计 |
43-45 |
|
5.2.2 PC机软件设计 |
45-51 |
|
5.3 电泳信号的检测参数的选定 |
51-54 |
|
5.4 检测结果与分析 |
54-60 |
|
5.5 本章小结 |
60-61 |
|
6 毛细管电泳信号的仿真与消噪 |
61-79 |
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6.1 毛细管电泳信号的仿真 |
61-63 |
|
6.1.1 毛细管电泳信号的噪声分析 |
61-62 |
|
6.1.2 毛细管电泳信号的仿真 |
62-63 |
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6.2 仿真信号的傅立叶消噪 |
63-64 |
|
6.3 仿真信号的小波消噪 |
64-76 |
|
6.3.1 小波消噪的步骤 |
64-65 |
|
6.3.2 小波基的选择 |
65-66 |
|
6.3.3 消噪效果评价标准的选择 |
66-67 |
|
6.3.4 阈值方法的选择 |
67-69 |
|
6.3.5 仿真信号的小波消噪 |
69-76 |
|
6.4 毛细管电泳信号的小波消噪 |
76-77 |
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6.5 本章小结 |
77-79 |
|
结论 |
79-81 |
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参考文献 |
81-84 |
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附录A 部分Matlab程序代码 |
84-88 |
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攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
88-89 |
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致谢 |
89-90 |
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大连理工大学学位论文版权使用授权书 |
90 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.381741 |
