高速精确加样系统加样过程动力学分析及实验

摘要

化学发光免疫分析技术是当前临床检验技术的主流。化学发光免疫分析仪作为化学发光免疫分析系统中的基础平台，由加样系统、恒温孵育模块、免疫复合物洗涤与分离模块、微弱闪光测量模块和控制系统等构成。目前，分析仪发展趋势为高速、高精度，而影响其测试速度和精度的主要因素之一为加样系统的加样速度与精度。在单方面追求加样速度的情况下，分析仪的加样精度难免会受到一定的影响。由于分析仪是基于抗原抗体的特异性结合机理进行测量，所用样本量和试剂量都很少，加样精度的降低必然会造成测量结果出现较大偏差，甚至出现假阳性。因此，在提高加样速度的同时也需要保证加样精度。本课题针对化学放光免疫分析仪加样过程特点，详细研究了影响加样精度与速度的因素，给出合理的加样方案，为高速加样测试情况下的加样精度控制提供理论依据，这对进一步提高免疫分析仪器性能、促进临床检验技术进步具有重要意义。
　　本文首先分析了影响加样系统精度与速度的各个因素，包含：温度、试剂密度、粘度与表面张力、管路长度及所用材料、隔离空气体积、加样针表面粗糙度、磁珠混匀所用的抽吸速度、蒸发量等，在此基础上建立了加样过程的动力学模型。其中运用流固耦合原理，对弧形连接管路建立了两端固支模型，求得其振动方程，从而得到引起管路振动的临界流速和压力，为避免加样振动现象提供理论依据。再利用集总参数法，将整个加样系统类比成机械模型，建立了加样系统的动力学模型，并得到系统的固有频率和主阵型。
　　其次，根据上述模型对加样过程中样本上升的位移和压力波动曲线进行了仿真分析，研究了不同样本粘度、隔离空气体积、系统液长度、吸取速度对位移和压力波动的影响，并得出影响规律。并特别针对样本重力与蒸发而导致的样本偏差和补偿方式、非正常吸样时的压力识别及检测方式、吸附接触式加样，以及全自动发光免疫分析仪的样本加注方式等问题进行了研究，得到了各个参数对加样速度和精度的影响规律。
　　最后，本文在理论分析基础上，搭建了液体加样实验平台，并进行了大量关于加样精度与速度影响因素的实验。实验结果表明上述因素对加样效果的影响规律与仿真分析一致。根据理论分析、仿真分析和实验结果，本文设计了适用于分析仪工作特点的加样方案。并通过实验验证，基于该方案分析仪加样速度可提高到180测试/小时，加样重复精度达到1.3％，达到较好效果。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3课题主要研究内容

第2章 加样因素分析及系统模型建立

2.1加样过程

2.2 影响加样精度和速度的因素

2.3加样系统模型建立

2.4本章小结

第3章 系统模型优化仿真与控制

3.1系统模型优化

3.2模型仿真

3.3非正常吸样的压力识别

3.4吸样误差补偿

3.5分析仪加样方式的改进

3.6本章小结

第4章 加样系统实验研究及结果分析

4.1实验平台的搭建

4.2加样精度实验

4.3吸样压力波动实验

4.4控制方案设计

4.5本章小结

结论

参考文献

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