单分子基因测序仪成像系统设计与振动分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sophia_je
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随着生活水平的提高,人们对自己的生命健康越来越注重,自从精准医疗概念出现以后,国内的下游基因测序公司呈爆发式增长,因而对上游的基因测序仪需求越发巨大。文中设计的单分子基因测序仪采用了边合成边测序的方法,对打断的DNA分子进行直接测序,非常适用于临床诊疗应用。其采用的是全内反射荧光成像技术,检测极其微小、脆弱的DNA单分子荧光信号,因而测序仪对振动非常敏感,因此本文主要通过针对单分子基因测序仪系统特性展开其振动抑制技术研究、隔振系统设计以及振动评价方案,有效隔绝和衰减外部和内部振动因素的干扰,以确保测序过程获得清晰、稳定的单分子图像,保证测序结果的准确性以及可靠性。根据单分子基因测序仪需求及功能分析完成了成像系统的搭建,设计了各个功能模块;应用Solidworks三维软件设计了三种不同的结构模型;分析了光学系统的构成、工作原理及其对振动的异常敏感特性;根据成像原理,设计了一套振动评估方案作为后续测试实验验证的基础。研究了测序仪的振动激励源,基于振动理论建立了系统的动力学模型,以便于观察振动抑制的本质规律,研究了振动抑制优化方法。分析了成像系统在外部激励、内部激励作用下,系统的响应特性。通过实验测试了主要环境中的外部激励,根据运动工况分析了内部工作状态的激励,研究了达到隔振效果的参数指标。设计比较了的三种单分子测序仪成像系统的模型,利用Ansys分别建立他们对应的有限元模型,通过分析成像系统的前十阶振型,得到了对应模型的X/Y/Z三个方向的一阶固有频率。通过模态分析,进行了整体和各隔振体的数值对比,基于理论分析及仿真结果得出了最优的结构模型。搭建了实验测试平台,完成了图像处理,数据处理等工作,进行了实验测试分析,比较了三种不同结构的振动抑制效果。与有限元模态分析结果进行对比,确信了满足振动抑制效果的结构。
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