基于透射比浊法的自动化血小板聚集分析仪的设计与实现

摘要

血小板聚集功能是血小板的重要生理特性之一，是其参与止血和血栓形成过程的重要因素，能够很好地反映血小板的活化状态，在动脉粥样硬化血栓形成和发展中起着重要作用。目前临床上治疗动脉粥样硬化血栓病症，大多采用试药法，根据疗程结束后的血液样本实验室分析结果来判断药效，调整用药方案。但试药法的缺点是试剂成本比较高，效率低，而且研究发现对抗血小板药物产生抗药性的患者占人群5％～20％，这给临床规划用药带来了极大的风险。基于透射比浊法的自动化血小板聚集分析仪的提出在一定程度上解决了这些问题。它实现了加样、搅拌、温控、检测、清洗等全过程的自动化操作和多个通道同时检测多个样本、多个指标，仪器检测效率高、可靠性好。
　　本文首先介绍了血小板聚集分析仪器的发展历程和现状;接着阐述了几种常见的检测分析方法以及它们各自的优缺点，确定并论证了透射比浊法作为本设计的血小板聚集分析方法;然后设计了一款基于透射比浊法的自动化血小板聚集分析仪;最后对系统各功能模块进行了测试，着重测试了光电检测系统的信号稳定性、可重复性和各通道的一致性，还通过与临床常用仪器的比对实验验证了血小板聚集分析仪的准确性。
　　仪器的硬件设计采用STM32F103系列芯片作为主控器，在此基础上进行模块化设计，搭建了光电检测模块、恒温控制模块、自动化控制模块和信号处理模块等硬件部分。光电检测模块由光源控制电路、光电信号采集和转换电路、检测台三个部分组成，实现将光信号转换为电信号。恒温控制模块包括加热电路和温度实时检测电路，实现检测过程中温度的恒定。自动化控制模块分为自动加样、自动搅拌、自动清洗三个子模块，实现对试剂与样本的添加、混合物搅拌和反应杯与加样针的清洗等过程。
　　仪器的软件设计包括上位机应用软件和各个模块的控制软件两大部分。上位机应用软件是基于Qt Creator环境和C++语言设计的，主要实现上位机与下位机的命令、数据交互，检测数据的进一步处理如聚集曲线的实时显示、血小板聚集终点的判定和最大聚集率的计算等。模块控制软件是基于Keil环境和C语言设计的，主要包含自动化模块控制程序、温度传感器控制程序、A/D转换控制程序和串口通信程序等。
　　本文最后介绍了仪器设计和调试过程遇到的一些问题及其解决办法，指出了需要改进的一些地方。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 引言

1．2 课题研究背景与意义

1．3 课题研究现状及发展趋势

1．3．1 研究现状

1．3．2 发展趋势

1．4 课题研究目标和主要内容

1．4．1 课题研究目标

1．4．2 课题主要研究内容

2．1 引言

2．2 血小板聚集分析的意义

2．2．1 血小板聚集原理

2．2．2 血小板聚集与凝血及血栓的关系

2．2．3 血小板聚集分析的临床意义

2．3 血小板聚集分析仪检测方法及论证

2．3．1 血小板聚集分析常用方法

2．3．2 透射比浊法及其论证

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 自动化方案设计及分析

3．2．1 自动加样模块

3．2．2 自动搅拌模块

3．2．3 自动清洗模块

3．2．4 自动化方案分析

3．3 自动化流程设计及分析

3．3．1 自动化流程设计

3．3．2 自动化流程分析

3．4 硬件电路设计

3．4．1 主控器介绍

3．4．2 恒温控制电路设计

3．4．3 步进电机控制电路设计

3．4．4 蠕动泵和电磁阀控制电路设计

3．4．5 光电检测模块设计

3．4．6 A／D转换电路设计

3．4．7 串口通信电路设计

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 自动化控制模块软件设计

4．2．1 步进电机驱动程序设计

4．2．2 蠕动泵和电磁阀驱动程序设计

4．3 恒温控制模块软件设计

4．3．1 温度检测程序设计

4．3．2 温度检测数据处理算法

4．4 A／D采样软件设计

4．5 串口通信软件设计

4．6 上位机应用软件设计

4．6．1 参数设置

4．6．2 上下交互

4．6．3 实时检测数据的处理

4．7 本章小结

第5章 血小板聚集分析仪功能调试与分析

5．1 引言

5．2 软硬件功能调试

5．2．1 放大电路的性能测试

5．2．2 低通滤波电路软硬件测试

5．2．3 A／D转换电路软硬件测试

5．3 光电检测系统稳定性测试

5．3．1 光源稳定性测试

5．3．2 光电检测模块静态测试

5．3．3 光电检测模块动态测试

5．4 血小板聚集分析仪的对比实验结果与分析

5．4．1 实验所需材料和方法

5．4．2 实验参数及其分析

5．4．3 实验结果及分析

5．5 本章小结

6．1 工作总结

6．2 后续研究展望

参考文献

作者在硕士期间所取得的科研成果