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基于光电检测与信息处理技术的纳米金免疫层析试条定量测试的研究

作　者: 杜民
导　师: 杨富文
学　校: 福州大学
专　业: 电机与电器
关键词: 纳米金免疫层析试条光电检测小波变换模糊聚类识别定量测试
分类号: R392
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 392次
引　用: 4次
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内容摘要

免疫测定是基础研究和临床检测中应用广泛、分析敏感的一种技术,遍及医学检验的各个领域。随着免疫测定技术的日新月异,许多新技术取代传统的实验方法,纳米金免疫层析试条就是其中一种。纳米金免疫层析试条具有检测效率高、方法简便、一步完成、无污染、试剂稳定、适用于单人份测定等特点,已受到临床检验界的极大关注,并发展成为临床检验的前沿领域。但是,目前纳米金免疫层析试条主要用于定性或半定量的快速免疫检测方法中,使试条的临床应用范围受到了限制。因此,纳米金免疫层析试条定量测试的研究具有重要的理论意义与应用价值。本文从理论上对纳米金免疫层析试条定量测试机理进行研究,以试条光谱峰特性曲线为研究重点,将纳米金免疫层析法与以光纤传感为核心的光电检测技术以及现代信息处理技术相结合,提出了纳米金免疫层析试条智能定量测试的新概念、新思路,从而实现了对纳米金免疫层析试条准确地定量测试,为临床免疫测定提供一种新的、有效的检测手段。本文主要进行以下研究工作:(1) 探讨纳米金免疫层析试条定量测试机理和光谱峰信号的基本特点,深入分析对定量测试造成影响的各种干扰因素,如生化噪声、光噪声、电噪声等,建立理想光谱峰曲线的数学表达式,研究适合纳米金免疫层析试条智能定量测试的新机理。(2) 将小波变换、模糊聚类识别和小波神经网络等技术引入纳米金免疫层析试条定量检测中,完成对试条边缘特征提取、噪声信号滤除和曲线拟合等,使现代信息处理技术对纳米金免疫层析试条信号的分析从理论研究走向实际应用。本文提出基于现代信息处理技术的纳米金免疫层析试条智能定量测试新方法,拓展了现代信息处理技术在生物医学领域的应用。(3) 根据朗伯—比尔定律和互补光原理,利用光电检测系统将纳米金免

全文目录

中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-25
  1.1 本课题研究的目的及意义  12-13
  1.2 纳米金免疫层析试条免疫测定的研究现状  13-16
  1.3 光纤传感技术在临床医学检测中的应用  16-18
  1.4 人工智能与信息处理技术在临床医学检测中的应用  18-22
    1.4.1 小波分析  18-19
    1.4.2 模糊聚类识别  19-21
    1.4.3 基于小波神经网络的曲线拟合  21-22
  1.5 本论文的研究内容  22-25
第二章纳米金免疫层析试条定量测试机理  25-36
  2.1 纳米金免疫层析试条  25-27
  2.2 纳米金免疫层析试条定量测试基本原理  27
  2.3 纳米金免疫层析试条光谱信号的形成与描述  27-29
  2.4 影响纳米金免疫层析试条光谱信号的因素  29-35
    2.4.1 生化噪声  29-31
    2.4.2 光电噪声  31-35
      2.4.2.1 纳米金免疫层析试条的光噪声  31-32
      2.4.2.2 光电传感器及探测器的噪声  32-33
      2.4.2.3 白噪声在小波变换多尺度中的特性  33-35
  2.5 小结  35-36
第三章小波分析去除试条光电噪声及提取测试线边缘特征的研究  36-58
  3.1 基于小波变换的去噪方法  36-49
    3.1.1 去噪原理  37-39
    3.1.2 小波分解与重构法去噪分析  39-41
    3.1.3 小波变换阈值萎缩法去噪分析  41-43
    3.1.4 平移不变量小波去噪分析  43-45
    3.1.5 小波变换模极大值法去噪分析  45-48
    3.1.6 几种小波去噪法的比较  48-49
  3.2 提取测试线边缘特征  49-57
    3.2.1 信号奇异性表征  49-51
    3.2.2 小波函数的选择原则  51
    3.2.3 选择特征尺度  51-52
    3.2.4 几种奇异性检测技术的实现  52-54
      3.2.4.1 基于多分辨率分析的奇异性检测方法  52
      3.2.4.2 二进制离散小波变换的奇异性检测方法  52-53
      3.2.4.3 连续小波变换的奇异性检测方法  53-54
    3.2.5 基于小波变换的奇异性检测的算法实现  54-55
    3.2.6 小波变换实现对测试线位置的识别  55-57
  3.3 小结  57-58
第四章模糊聚类识别试条生化噪声的研究  58-65
  4.1 模糊聚类分析  58-60
    4.1.1 模糊 C-均值算法  58-60
    4.1.2 判别系数  60
  4.2 模糊聚类识别试条生化噪声的研究  60-64
    4.2.1 识别原理  60-61
    4.2.2 识别实例  61-64
  4.3 小结  64-65
第五章基于小波神经网络的标准工作曲线的拟合  65-75
  5.1 定量分析法  65-67
  5.2 小波神经网络  67-72
    5.2.1 小波神经网络的结构  67-68
    5.2.2 小波母函数的构造  68-70
    5.2.3 小波神经网络训练算法  70-71
    5.2.4 实验结果与分析  71-72
  5.3 与其它几种曲线拟合方法的比较  72-74
  5.4 小结  74-75
第六章光电检测系统优化设计的研究  75-90
  6.1 理论基础  75-76
    6.1.1 朗伯—比尔定律  75
    6.1.2 光色互补原理  75-76
  6.2 光源的设计  76-78
    6.2.1 光源基本要求  76-77
    6.2.2 匹配光源  77-78
  6.3 传感器设计  78-81
    6.3.1 光纤传感器  78-79
    6.3.2 反射型光纤传感器  79-80
    6.3.3 光电探测器  80-81
  6.4 自适应粒子群算法对光电检测系统的优化设计  81-89
    6.4.1 光电检测系统稳定性实验  82-83
    6.4.2 闭环光电检测系统的设计  83-84
    6.4.3 粒子群算法及其改进  84-85
    6.4.4 基于自适应粒子群算法的光电探测器参数优化设计  85-87
      6.4.4.1 输出功率的数学模型  86
      6.4.4.2 目标函数  86-87
      6.4.4.3 约束条件  87
      6.4.4.4 优化设计  87
    6.4.5 结果分析  87-89
  6.5 小结  89-90
第七章纳米金免疫层析试条智能定量测试仪的研制  90-103
  7.1 纳米金免疫层析试条智能定量测试仪设计方案  90-93
  7.2 仪器主要硬件电路设计  93-96
    7.2.1 TM5320LF2407 DSP 芯片功能特性  93-94
    7.2.2 光电检测系统及步进电机控制电路  94-95
    7.2.3 DSP 与智能IC 卡接口电路  95-96
  7.3 仪器软件设计  96-100
    7.3.1 最佳测试时间的确定  96-97
    7.3.2 串行通信模块  97-98
    7.3.3 快速检测模块  98
    7.3.4 数据处理模块  98-100
  7.4 测试报告  100-102
  7.5 小结  102-103
第八章纳米金免疫层析试条智能定量测试仪的临床试验  103-109
  8.1 测定人绒毛膜促性腺素(HCG)  103-104
  8.2 测定甲胎蛋白(AFP)  104-105
  8.3 HCG、AFP 二联产前筛查  105-106
  8.4 测定前列腺特异性抗原(PSA)  106-108
  8.5 小结  108-109
结束语  109-116
  附录1 HCG 临床试验数据  111
  附录2 AFP 临床试验数据  111-112
  附录3 产前筛查测试数据  112-114
  附录4 PSA 测试数据  114-116
参考文献  116-124
致谢  124-125
攻博期间所做的科研工作和所发表的论文  125-127
个人简历  127

基于光电检测与信息处理技术的纳米金免疫层析试条定量测试的研究

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