高精度微量液体加样装置的设计

摘要

近年来，随着科学技术的不断进步，我国临床医学事业也随之取得了快速的发展，各种自动化检测仪器横空出世，而对于作为临床诊断医学自动化检测仪器必不可少的微量液体加样装置精度要求也越来越高，本文通过分析微量液体加样装置的工作原理及设计要求，选用单片机作为控制系统核心，设计并制作出了不仅适用于各种化学发光分析仪，也适用于其他微量液体加样仪器的高精度微量液体加样装置，旨在精确定量汲取加样样本。
　　本文在设计初期对目前市场上现有的微量液体加样装置进行了大量分析，并在此基础上进行改进，最终设计出适用于临床诊断医学中各种化学发光分析仪的高精度微量液体加样装置，包括机械结构、硬件系统、软件系统三大部分。除此之外，本文对系统的加样精度进行了预测，并分析了系统主要误差来源与消除或减小的方法，在保证预期精度要求的前提下完成了对高精度微量液体加样装置的设计。
　　首先，在机械结构设计部分，作者对目前微量液体加样装置实现将电机的旋转运动转换成注射杆直线运动的机械结构进行了详细说明，指出传统的机械传动结构主要有齿轮传动结构与螺旋传动结构两种，并通过比较传统结构与现有微量液体加样装置的优点与不足，在原有的螺旋传动结构中进行改进，省去中间机械减速环节，最终设计出作者自己的加样装置。
　　其次，在控制系统设计中，作者分成了硬件控制系统与软件控制系统两个部分。在硬件控制系统设计部分，作者分别从芯片选取、系统控制方案、主控电路、通信接口电路、电机驱动电路、管路切换（电磁阀驱动）电路六个方面进行设计，最终设计出微量液体加样装置的完整硬件系统；在软件控制系统设计部分，作者分别从软件控制总系统和各个子系统出发，设计出完整的软件系统，主要包括数据接收与发送子系统、步进电机控制子系统、通信指令集及通信协议、速度与精度控制六个方面。
　　最后，作者对高精度微量液体加样装置所需的主要器材进行了介绍，分别讲述了注射器、三通电磁阀和直线步进电机三大器件的选型依据以及各自的参数，并对系统的误差来源进行了分析与处理，针对系统的误差来源制定出了五种实验测试方案，以对系统进行大量的实验测试与改进。最终实验结果证明系统符合预期精度指标，满足设计要求。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 化学发光分析仪的工作原理及发展现状

1.3微量液体加样装置的发展状况及国内外研究现状

1.4 本文选题意义及主要研究内容

2 加样原理及设计方案概述

2.1加样原理

2.2设计方案概述

2.3 本章小结

3 高精度微量液体加样装置的总体设计方案

3.1 设计目标

3.2 机械结构设计

3.3 硬件控制系统设计

3.4 软件控制系统设计

3.5 本章小结

4 材料选取与误差分析

4.1 材料选取

4.2 误差分析

4.3 高精度微量液体加样装置实物图

4.4 本章小结

5 精度测试与系统改进

5.1 实验测试方案

5.2 实验数据分析与系统改进

5.3 实验结论

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录