طراحی و ساخت دستگاه Real time-PCR
محور پژوهش
تجهیزات و ملزومات پزشکی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی برق و کامپیوتر
حوزه پژوهش
دستگاه تشخیص در پزشکی و بیوتکنولوژی
عنوان
طراحی و ساخت دستگاه Real time-PCR
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: تکنولوژی Real-Time PCR با امکان اندازه گیری لحظه به لحظه تولید رشته های اسید نوکلئیک، کاربردهای وسیعی در زمینه تعیین جهش ها و پلی مورفیسم های ژنی و تشخیص پاتوژن ها پیدا کرده است، بصورتی که آن را به یکی از پر کاربردترین تکنیک ها در آزمایشگاه های پژوهشی و تشخیص طبی بدل کرده است. یکی از کاربردهای اصلی این تکنیک بررسی رفتار سلول ها در محیط in vitro و in vivo است. با توسعه فناوری سلول های بنیادی و دستاوردهای امیدبخشی که تاکنون از این سلول ها در درمان بیماری ها حاصل شده است، فراهم آوردن روشهایی برای تعیین هویت و شناسایی رفتار این سلول ها به یک نیاز ضروری بدل شده است. با توجه به اینکه بخش عمده ای از عملکرد سلول بنیادی و پاسخ آن به بیماریهای مختلف در بیان ژنها در سطح mRNA و سپس پروتئین منعکس می شود، و با توجه به دشوار بودن بررسی پروتئین ها در ابعاد گسترده، تکنیک Real-Time PCR با توان اندازه گیری کمی تغییرات طیف وسیعی از ژنها با صرف هزینه و وقت اندک، جایگاه ویژه ای در فناوری سلول های بنیادی پیدا کرده است. ساخت دستگاه های RT-PCR از فناوری های پیچیده و سطح بالایی در زمینه های سخت افزار، الكترونیك، ابزار دقیق، كنترل، نرم افزار و مکاترونیک برخوردار هستند. مجری و همكاران این طرح با تخصص های مختلف مورد نیاز و سابقه همكاری در طرح های پژوهشی و فناوری متعدد در مركز پژوهشی كنترل و اتوماسیون صنعتی، ابتدا بر اساس یك طرح مفهومی، اجزاء مختلف و متعدد دستگاه را با جزئیات كامل طراحی خواهند كرد. در مراحل طراحی به نیاز كاربران و مشاوره گرفتن از تجربیات آزمایشگاهی آنان توجه کامل و جامعی خواهد شد. پس از طراحی، برخی از اجزاء پایه ای و كلیدی، بصورت نمونه اولیه و آزمایشگاهی پیاده سازی و تست خواهند شد. در جهت تكمیل طرح و فناوری های مرتبط با ساخت دستگاه، از امكانات شبیه سازی برای مدارات الكترونیك و سیستم های كنترل فرآیند نیز استفاده خواهد شد. افزایش دقت، كیفیت و نرخ تغییرات دما ( سرعت رمپ ) از مهمترین خواسته های کاربران دستگاه های PCR می باشند؛ در این راستا بکارگیری فناوری های مدرن و پیشرفته برای سیستم های كنترلی و نرم افزاری دستگاه و بهینه سازی و ارتقاء كارایی آنها بسیار حائز اهمیت خواهد بود. پیشنهاد دهندگان این طرح تجربیات مشابهی در این زمینه ها داشته و پیش بینی هایی نیز برای این دستگاه دارند. پس از تکمیل طراحی و ارزیابی آن، ساخت نمونه صنعتی انجام خواهد شد. نمونه صنعتی چنان ساخته خواهد شد كه هم از نظر تجهیزات ظاهری(Packaging) و هم از نظر واسطه های نرم افزاری كاملاً كاربر پسند (User friendly) باشد و كاربران احساس راحتی كامل داشته باشند. همچنین تلاش می شود که قطعات و تجهیزات با کیفیت بالا تهیه و ساخته شوند تا در مرحله تجاری سازی و بهره برداری قابلیت رقابت با نمونه های خارجی وجود داشته باشد. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها طراحی مفهومی و طراحی با جزئیات کامل، شامل: بررسی تكنولوژی های مختلف موجود طراحی مفهومی طراحی مکانیزمهای اندازه‌گیری طراحی سیستم‌های ابزار دقیقی و اکچویتورها طراحی و شبیه سازی اجزاء الكترونیكی طراحی و مدلسازی سیستم ها و حلقه های كنترل فرآیندی طراحی و شبیه سازی اجزاء سخت افزاری طراحی و شبیه سازی سیستم‌های جمع‌آوری داده طراحی و مدلسازی سیستم فیدبك از واكنش درون PCR طراحی نرم افزارهای HMI طراحی و شبیه سازی الگوریتم‌های پردازش سریع دیجیتال طراحی نرم افزارهای پردازش سریع طراحی قسمتهای مکاترونیکی پیاده سازی و تست‌ نمونه اولیه، شامل: پیاده سازی و تست‌ سیستم‌های اندازه‌گیری و سنسورها پیاده‌سازی و کالیبراسیون اولیه سیستم‌های ابزاردقیقی و اکچویتورها ‌ساخت نمونه اولیه و تست‌ اجزاء الكترونیكی پیاده‌سازی و کالیبراسیون اولیه سیستم ها و حلقه های كنترل فرآیندی ‌ساخت نمونه اولیه و تست اجزاء سخت افزاری پیاده‌سازی سیستم‌های جمع‌آوری داده و کارتهای واسط پیاده‌سازی و کالیبراسیون سیستم فیدبك از واكنش درون PCR پیاده‌سازی و ارزیابی نرم افزارهای HMI پیاده‌سازی و ارزیابی الگوریتم‌های پردازش سریع دیجیتال پیاده‌سازی و ارزیابی نرم افزارهای پردازش سریع ساخت و تست قسمتهای مکاترونیکی یکپارچه‌سازی و ساخت نمونه اصلی، شامل: تعیین طرح یکپارچه‌سازی (Integeration) اجزاء در نمونه صنعتی ساخت سیستم‌های اندازه‌گیری و سنسوری مطابق با استاندارد IP65 ساخت صنعتی و تست مدارات فرمان اکچویتورها ‌ساخت نمونه صنعتی و تست‌ اجزاء الكترونیكی پیاده‌سازی دیجیتال حلقه‌های كنترل فرآیندی تحت پردازنده‌های DSP بسیار سریع ‌ساخت صنعتی و تست اجزاء سخت افزاری مطابق با استاندارد IP65 ‌ساخت صنعتی سیستم‌های جمع‌آوری داده و کارتهای واسط پیاده‌سازی دیجیتال و کالیبراسیون سیستم فیدبك از واكنش درون PCR تحت پردازنده‌های DSP بسیار سریع تکمیل نرم افزارهای اینترفیس HMI مطابق با نظرات کاربران و استانداردهای جهانی مربوطه پیاده‌سازی نهایی الگوریتم‌های محاسباتی و پردازش سریع دیجیتال تکمیل و ساخت صنعتی قسمت‌های مکاترونیکی و ابزارهای کاربری تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط تصویری از سامانه مورد نظر در شکل نشان داده شده است.