【摘要】：生化分析儀作為體外診斷臨床檢驗必備的分析儀器,被廣泛地用于臨床檢測、流行病學(xué)、免疫學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)等領(lǐng)域,為醫(yī)師在疾病的診斷、治療、預(yù)防中提供重要的科學(xué)依據(jù)。微量移液系統(tǒng)作為全自動生化分析儀處理系統(tǒng)的重要功能模塊,在加快反應(yīng)速度、降低成本、增大儀器壽命以及減少試劑用量等方面具有十分重要的意義。其中涉及到多項關(guān)鍵技術(shù),包括多軸運(yùn)動控制技術(shù)、液位探測技術(shù)、移液過程監(jiān)測技術(shù)、移液結(jié)果檢測技術(shù)等。本文針對生化分析儀高精度、小型化的需求,進(jìn)行了生化分析儀微量移液系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究,論文的主要工作有:(1)設(shè)計了多功能微量移液機(jī)械臂,研究了自動移液控制方法、單軸運(yùn)動控制算法,多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動控制策略。利用STM32核心處理器,完成了單軸的S型加減速算法以及多軸、多線程協(xié)調(diào)運(yùn)動控制。通過分段的方法對加減速曲線進(jìn)行了分析與優(yōu)化,實現(xiàn)了移液系統(tǒng)最小移液量0.40ul,以0.01ul的加樣分辨率步進(jìn);建立了模塊化設(shè)計與任務(wù)封裝的多軸控制策略,簡化了多任務(wù)的執(zhí)行過程,提高了移液系統(tǒng)的工作效率。(2)設(shè)計了微量移液壓力監(jiān)測系統(tǒng)。通過壓力傳感器對移液器腔體內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)測,實現(xiàn)了液體試劑的液位探測與移液過程故障的實時監(jiān)測。通過協(xié)調(diào)進(jìn)樣臂與移液器活塞桿運(yùn)動速度的方式,避免了液面泡沫對液位探測精度的影響,提高了液位探測的精度與可靠性;以移液操作的運(yùn)動學(xué)模型建立了正常移液過程壓力模型,通過實驗法對壓力模型參數(shù)進(jìn)行了校正,該模型能較好的反應(yīng)實際移液過程的壓力變化;通過對移液過程壓力以及壓力的一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測,建立了分段處理的雙閾值法作為移液故障的評判標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了移液過程中出現(xiàn)的樣本量不足、堵針、樣本中有氣泡等故障現(xiàn)象的實時監(jiān)測。(3)設(shè)計了圖像法移液量定量檢測系統(tǒng)。利用攝像頭采集移液異常情況下的移液吸頭圖像,建立了背景對比法的液體區(qū)域邊界提取算法以及結(jié)合移液吸頭的幾何特征的移液量定量識別算法,通過最小二乘法對識別誤差進(jìn)行了誤差補(bǔ)償,提高了檢測精度。移液量檢測系統(tǒng)將移液偏差量反饋至自動移液控制器,進(jìn)行移液糾偏處理,實現(xiàn)了微量移液系統(tǒng)移液量的閉環(huán)調(diào)節(jié),提高了移液精度與可靠性。
【圖文】：

同時移液臂具柯液位探測、凝塊檢測、氣泡檢測的功能，使得自動微量逡逑移液過程的可靠性得到進(jìn)一步的保障。Ｌｉｓａ全自動移液器與ＸＡＮＴＵＳ雙機(jī)械臂逡逑全白動移液器實物圖分別如圖１－３，１－４所示。逡逑ＩＤＨＩ８Ｗ＊逡逑圖Ｉ邋－３邋Ｌｉｓａ全自動移液器邐圖１－４邋ＸＡＮＴＵＳ雙機(jī)械臂全自動移o咂麇義銜私謔∫接檬約�，，綑n鴕攪瞥殺荊琓加快一起的分析速度，分析儀的單逡逑次移液量也再進(jìn)一步的減小，從ｍｌ到ｌＯＯｕｌ、ｌＯｕｌ再到ｕｌ。如Ｂｅｃｋｍａｎ公Ｋｌ在逡逑ＣＸ系列和Ｏｌｙｍｐｕｓ公ｕｊ在ＡＵ系列的全ｔｌ動生化分析儀上的注射泵在其控制系逡逑統(tǒng)的驅(qū)動下加樣粘度可達(dá)ｌｕｌ，并以Ｏ．ｌｕｌ的加樣分辨率步進(jìn)，ｎ丨級別的微量移液逡逑精度的微量移液系統(tǒng)也己經(jīng)在研宄過程中［２２］。可見國外生化分析儀的微量移液系逡逑統(tǒng)在移液精度、穩(wěn)定性、可靠性等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時在微量移液過程檢逡逑測環(huán)節(jié)中也具有相對完善的解決方案，但價格十分昂貴，使得很多中小型醫(yī)療難逡逑以接受。在國內(nèi)生化分析微Ｈ：移液技術(shù)研究起步相對較晚，但在大環(huán)境的激勵下，逡逑很多企業(yè)１ｊ學(xué)者都在進(jìn)行研宄，也得到了一定的進(jìn)步與發(fā)展，但與國外成熟的技逡逑術(shù)相比還打相當(dāng)大的差距

邐邐天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑品，常用的生化分析儀將自動移液、孵育模塊、洗板模塊和讀板模塊整合到一起，逡逑向動移液器用來進(jìn)行前處理過程中液體的吸、取操作及分配。各個子模塊的設(shè)計逡逑及實現(xiàn)均逛全自動生化分析系統(tǒng)設(shè)計過程中的關(guān)鍵部分，每一部分的性能狀況都逡逑會直接影響到最終測試結(jié)果的可靠性。逡逑按照生化分析反應(yīng)過程將試驗過程中的加樣、洗板、孵育、讀板等過程劃分逡逑為生化分析儀的不同模塊，儀器的原理框圖如圖２－２所示。逡逑Ｉ逡逑
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH776

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本文編號：2598740