全自动生化免疫分析仪控制系统设计与实现

摘要

全自动生化免疫分析仪是利用化学发光酶免疫分析方法对人体血液或其他体液中的生化指标进行快速、准确、全自动定量检测或定性分析的医用分析设备。主要用于临床对糖尿病、肝炎、肿瘤标志物、过敏原等生化指标的检测，是最重要、最基础的医疗设备之一。由于价格因素的制约，生化免疫分析仪在基层医疗机构的普及程度远远不足。因此研制一款性价比高、操作简单、检测结果准确的小型全自动生化免疫分析仪具有重要意义。
　　论文以化学发光酶免疫反应为理论基础，分析生化免疫分析的工作流程，结合设计要求，提出了控制系统的总体设计方案。根据总体设计方案，设计了控制系统硬件电路，包括运动控制模块、水路控制模块、温度控制模块、通信模块等；设计了控制系统的软件整体工作流程，实现了生化免疫分析的复位、参数设置、温度控制、全自动检测等功能。最后对仪器孵育温度的均衡性、气压的稳定性以及仪器检测速率、测定结果的准确度、变异系数、线性度等进行了测试。
　　论文的主要贡献有：①针对开环控制步进电机定位不准的问题，采用光电传感器辅助定位和S曲线控制的方法，提高了定位的准确度和检测效率；②针对当前恒温干浴方法存在的问题，提出了循环恒温干浴方法，提高了孵育温度的稳定性和均匀性；③针对洗液压力不稳导致的仪器交叉污染现象，设计了良好的水路控制方案，提高了检测结果的准确度；④为了提高系统检测效率，采用状态机方式实现了仪器的检测任务。
　　论文实现了全自动生化免疫分析仪的设计，经反复测试验证，检测速度达128测试/小时，并且检测结果的准确度、变异系数、稳定性等指标均能达到国家标准。论文设计的系统达到了预期目标，现已交付客户进行前期验证。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容以及章节安排

2 控制系统方案设计

2.1 化学发光酶免疫分析原理

2.2 生化免疫分析仪整体结构设计

2.3 控制系统需求分析及设计要求

2.4 控制系统设计方案

2.5 本章小结

3 控制系统硬件设计

3.1 整体硬件框图

3.2 运动控制模块设计

3.3 水路控制模块设计

3.4 温度控制模块设计

3.5 检测相关设备

3.6 串口通信电路设计

3.7 系统电源模块设计

3.8 系统可靠性设计

3.9 本章小结

4 控制系统软件设计

4.1 软件整体工作流程

4.2 控制系统初始化

4.3 温度控制

4.4 仪器复位

4.5 水路控制

4.6 检测任务

4.7 串口通讯

4.8 本章小结

5 测试与优化

5.1 运动控制模块测试与优化

5.2 温度控制模块测试

5.3 水路控制模块测试

5.4 通讯测试

5.5 仪器联合测试及结论

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 下一步研究方向

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间参与的课题及成果

B. 系统原理图、PCB图及实物图