小型全自動(dòng)生化分析儀微量移液系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、生化分析儀作為體外診斷臨床檢驗(yàn)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(dòng)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括多軸運(yùn)動(dòng)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(duì)生化分析儀高精度、小型化的需求，進(jìn)行了生化分

2、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(jì)了多功能微量移液機(jī)械臂，研究了自動(dòng)移液控制方法、單軸運(yùn)動(dòng)控制算法，多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)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(dòng)控制。通過分段的方法對(duì)加減速曲線進(jìn)行了分析與優(yōu)化，實(shí)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(jì)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

3、作效率。
　　(2)設(shè)計(jì)了微量移液壓力監(jiān)測系統(tǒng)。通過壓力傳感器對(duì)移液器腔體內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了液體試劑的液位探測與移液過程故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過協(xié)調(diào)進(jìn)樣臂與移液器活塞桿運(yùn)動(dòng)速度的方式，避免了液面泡沫對(duì)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(dòng)學(xué)模型建立了正常移液過程壓力模型，通過實(shí)驗(yàn)法對(duì)壓力模型參數(shù)進(jìn)行了校正，該模型能較好的反應(yīng)實(shí)際移液過程的壓力變化;通過對(duì)移液過程壓力以及壓力的一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，建立了

4、分段處理的雙閾值法作為移液故障的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測。
　　(3)設(shè)計(jì)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(duì)比法的液休區(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(shí)別算法，通過最小二乘法對(duì)識(shí)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(dòng)移液控制器，進(jìn)行移液糾偏處理，實(shí)現(xiàn)了微量移液系統(tǒng)移液