全自动生化分析仪机械系统研究

论文摘要

全自动生化分析仪是一种集光、机、电、液于一体的大型检验设备,主要用于检验人体体液的各项生化指标,是医疗临床检验必备仪器之一。国内对于此仪器的研究起步较晚,水平较低,市场多被外国产品垄断。本文结合国内外全自动生化分析仪的研究现状和发展趋势,对基于全光谱分析的全自动生化分析仪机械系统及其控制技术进行研究。本文首先根据全自动生化分析仪的相关技术及发展趋势,进行了机械系统的总体设计。对课题所涉及的全自动生化分析仪进行系统划分,分析每个子系统的组成和功能,并确定课题研究所包括的子系统。根据系统划分,制定全自动生化分析仪的工作过程。根据设计要求,对机械操作子系统的每一个模块进行功能需求分析,提出设计准则,确定合理的自由度数,选择合适的驱动传动形式和紧凑的整体布局方式,保证各模块和整个系统的稳定性和安全性。在此基础上对反应盘、样品盘、试剂盘、样品臂、试剂臂、搅拌、清洗、微量注射等机构进行了设计和建模。根据全自动生化分析仪的工作过程,与机械操作子系统协调动作,对液路子系统的工作时序进行了规划,确定每一时刻各个阀、泵的开关状态。根据每次吸、排等动作的时间和液体体积,确定阀、泵以及连接管路等液路元件的参数和数量,建立液路子系统的整体结构。设计了机械操作子系统和液路子系统的控制子系统部分。鉴于控制对象较多,采用上、下位机分级控制模式,以及PCI总线的通信方式。构建了基于MAC-3002SSP4运动控制卡、步进电机驱动器、自制驱动放大整流电路板等的控制子系统硬件电路。并基于VC编写控制子系统的实验程序。进行机、电、液的连接调试实验,实现了机械操作子系统的位置运动和液路子系统按规定时序的开关动作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 全自动生化分析仪国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 全自动生化分析仪的相关技术及发展趋势
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 生化分析仪系统分析及其机械系统总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 全自动生化分析仪的系统分析
• 2.2.1 全自动生化分析仪的系统划分
• 2.2.2 全自动生化分析仪工作过程的制定
• 2.3 机械系统总体设计
• 2.3.1 机械操作子系统总体设计
• 2.3.2 液路子系统总体设计
• 2.3.3 机械系统的总体结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 机械操作子系统的研究
• 3.1 引言
• 3.2 设计要求
• 3.3 设计准则
• 3.4 反应盘模块方案的分析与设计
• 3.4.1 孵育反应的环境分析
• 3.4.2 反应盘模块的设计
• 3.5 样品盘模块和试剂盘模块的研究
• 3.5.1 样品盘模块的结构设计
• 3.5.2 试剂盘模块的结构设计
• 3.6 样品臂模块与试剂臂模块的研究
• 3.6.1 运动需求分析
• 3.6.2 结构方案设计
• 3.7 搅拌模块的研究
• 3.7.1 搅拌模块的功能需求分析
• 3.7.2 搅拌模块的设计方案
• 3.8 清洗模块的设计
• 3.9 微量注射模块的设计
• 3.10 本章小结
• 第4章 液路子系统的研究
• 4.1 引言
• 4.2 液路子系统的整体结构研究
• 4.3 液路子系统的工作时序规划
• 4.3.1 液路子系统样品和试剂液路模块工作时序规划
• 4.3.2 液路子系统反应盘和搅拌机构液路模块工作时序规划
• 4.4 本章小结
• 第5章 控制子系统及其实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 控制子系统的原理框架
• 5.3 控制子系统的硬件组成
• 5.4 全自动生化分析仪机械系统结构和功能的验证实验
• 5.4.1 回零实验
• 5.4.2 生化检测过程实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢