基于磁悬浮式基因生物成像扫描仪电磁结构设计

作     者：刘子琦 陈启梦 李子博 吴琼 王哲 Liu Ziqi;Chen Qimeng;Li Zibo;Wu Qiong;Wang Zhe

作者机构：长春理工大学长春130022 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2022年第43卷第2期

页      面：128-137页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0710[理学-生物学] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：吉林省科技发展计划项目(20200404180YY 20200602050ZP 20210201084GX)资助 

主　　题：PCR 基因生物成像 磁悬浮技术 有限元分析 电磁热结构耦合 

摘      要：针对常规基因生物芯片成像系统由于基因芯片位姿调整频繁而引起的调整机构机械磨损的关键问题,设计一种基于磁悬浮的基因生物芯片成像扫描仪。根据基因生物芯片成像扫描仪的工作原理及磁悬浮技术的结构特点,建立由电磁参数与成像分辨率组成的系统微分阵列,通过理论优化确定电磁结构参数,采用有限元分析法对系统进行电磁热结构耦合分析,优化分析结果并搭建实验测试装置。利用本装置对基因生物芯片成像扫描仪进行参数标定,验证扫描仪磁悬浮系统结构设计结果,并与进口PCR仪进行实验测试数据比对。结果表明,本文设计的磁悬浮式基因生物成像扫描仪电磁结构匝数为340 N时产生的有效电磁面积为180 mm^(2),此时磁悬浮系统精度误差小于0.15 mm,与仿真数据基本吻合,与美国Bio-Rad数字PCR系统做T790M突变检测的数据对比实验所测得结果CV5%。本文设计的基于磁悬浮的基因生物芯片成像扫描仪精度可以满足基因生物芯片成像检测的要求,为提升调整装置使用寿命方面提供核心技术保障,在提升临床肿瘤筛查、基因诊断技术中发挥重要的作用。