五分类血细胞分析仪控制系统研究与开发

摘要

血细胞分析仪是医院检验科常规仪器，血常规检查是临床中进行病源筛选、疾病诊疗的重要参考。五分类血细胞分析仪，集流式细胞术、激光散射、微弱信号处理、嵌入式技术和复杂控制系统为一体，实现对血细胞分类和计数，获得可靠的临床检验参数。论文在完善三分类分析仪研究的基础上，系统研究了基于新型架构的五分类分析仪工作原理及检测技术，详细论述了产品研发前期控制系统硬件平台开发及软件系统设计与实现。
　　 血细胞分析仪控制系统由微弱信号放大调理、主控系统、执行机构功率驱动电路等模块组成。主控系统采用由DSP和ARM9组成的双CPU架构来实现，DSP负责系统底层执行机构时序控制、数据采集及处理；ARM9作为管理机并移植Linux操作系统，使用MiniGUI中间件，移植Sqlite，负责系统人机交互、控制指令发送、数据存储管理、系统参数设置、数据传输等日常事务的管理；ARM与DSP之间通过串行外设接口SPI互联通信；系统采用CPLD产生数据采集辅助逻辑控制信号、执行机构控制信号及人机交互等外设的扩展。
　　 本文详细论述了五分类血细胞分析仪的发展现状、关键检测技术及嵌入式技术在医疗检验仪器中的应用。通过对五分类血细胞分析技术的研究，根据产品需求、控制系统特点、性能指标要求，给出了控制系统总体设计方案；详细论述了控制系统硬件的基本原理、设计及实现过程；从DSP开发环境、软件系统构建、应用程序设计等方面详细给出了底层控制机子系统的软件实现；从嵌入式Linux开发环境、内核裁剪移植、文件系统建立、驱动程序开发、应用软件模块设计等方面详细论述了管理机子系统的软件实现；最终完成了产品研发前期控制系统硬件平台实现及软件平台构建。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外相关产品发展及技术应用

1.3 医疗检验仪器控制系统基本结构

1.4 嵌入式技术在医检仪器中的应用

1.5 本文的主要内容与结构

第二章 分析仪需求分析及总体设计

2.1 血液的基本组成

2.2 血细胞分析仪基本工作原理

2.2.1 基于库尔特原理的分析仪工作原理简介

2.2.2 三分类血细胞分析仪

2.2.3 五分类血细胞分析仪

2.3 五分类血细胞分析关键技术

2.3.1 电阻抗法

2.3.2 激光散射法

2.3.3 流式细胞术及鞘流技术

2.3.4 双鞘流阻抗和光吸收度联合测定技术

2.3.5 白细胞平衡检测技术

2.3.6 浮动界标技术

2.3.7 血红蛋白比色分析

2.4 系统需求分析

2.4.1 系统功能需求

2.4.2 分析仪物理指标

2.4.3分析仪检测项目及参数

2.4.4 血细胞分析仪的评价

2.5 系统总体设计

2.6 本章小结

第三章 控制系统硬件结构与设计

3.1 控制系统硬件平台总体结构

3.2 底层控制机硬件设计

3.2.1 TMS320F2812控制器简介

3.2.2 硬件功能划分及资源分配

3.2.3 控制机电源系统

3.2.4 存储器扩展

3.2.5 步进电机控制接口

3.2.6 电磁阀控制接口

3.2.7 液体定量及报警单元

3.2.8 数据采集单元

3.2.9 通信接口

3.3 管理机硬件设计

3.3.1 S3C2440A处理器简介

3.3.2 管理机总体结构

3.3.3 管理机核心模块

3.3.4 地址空间分配

3.3.5 显示设备接口

3.3.6 CPLD扩展接口

3.3.7 外部存储接口

3.3.8 通信接口

3.4 信号放大调理模块硬件设计

3.4.1 恒流源

3.4.2 细胞脉冲检测

3.4.3 血红蛋白检测

3.4.4压力信号检测

3.4.5 温度信号检测

3.5 电磁兼容(EMC)设计

3.6 PCB设计要点

3.7 本章小结

第四章 底层控制机软件设计

4.1 DSP软件开发环境

4.2 控制机软件总体设计

4.3 控制机系统软件平台构建

4.3.1 模块化程序设计

4.3.2 系统内存空间分配

4.3.3 启动引导程序开发

4.3.4 系统初始化

4.4 控制机应用软件开发

4.4.1 执行机构控制

4.4.2 SPI接口通信

4.4.3 模拟量转换

4.4.4 系统状态参数检测

4.4.5 样品分析时序控制

4.4.6 液路灌注及系统保养

4.5 本章小结

第五章 管理机软件设计

5.1 管理机软件总体设计

5.2 嵌入式Linux开发环境

5.3 管理机系统软件平台

5.3.1 Bootloader引导程序

5.3.2 Linux内核移植及文件系统建立

5.3.3 嵌入式GUI中间件移植

5.4 Linux设备驱动开发

5.4.1 输入设备驱动程序开发

5.4.2 显示设备驱动程序开发

5.4.3 SPI通信接口驱动程序开发

5.5 管理机应用软件开发

5.5.1 应用软件结构

5.5.2 人机交互模块设计

5.5.3 报表打印模块开发

5.5.4 联机通信模块开发

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者硕士期间发表的论文