一种全自动高精度化学发光（免疫）测定仪的研制

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化学发光检测技术在临床检验和医学实验室有广泛 的应用I”。化学发光免疫定量测定就是运用化学发光检测技术 ，采用免疫反应后的产物所产生 的化学发光信号来指示 免疫反应物含量 的高 低 .达 到对血清 中的抗原或者 抗体物质 含量检测的 目的，以辅 助临床诊断口。我 国在化学发光分析方面的研究比较晚，但随着光电转换技术水平的提高，化学发光仪器的研究获得前所未有的发展 ，已经具备 自主的技术 实力和经济实力I31。

基于上 述情 况 ，设计 -种 全 自动高精度化学发光 (免疫 )测定仪 。该仪器主要由主控计算机 、接 口控制器、条码扫描单元 、三维移液运动控制单元 、加样控制单元 、液面厂rIP头探测单元、温育/振动单元、光子读数单元、三维样品板传动单元 、洗板单元、电源等部件组成。它具有测定血清与试剂共同作用下所产生的微弱光子，从而可以对人体血清中特定物质的分析提供可参考数据的功能。本仪器采用开放式设计，可以与目前市场上主流 的 96微孔板式结构相配套使用 .可 以对多种病症进行定量分析 。本仪器采用 的化学发光光子测定是-种高基金项 目：厦门市科技计划项 目合作 单位 ：厦门天众达科技股份有限公司作者简介：周文光(197O-)，男 ，主任技师，主要从事医疗设备的维修、质量控制、使用管理等方面的研究工作，E-mail：zhouwgsun###126.corn。

通讯作者 ：孔 悦.E-mail：xmky2005###126.CO1]fl度敏感 的微量测定技术 ，在化学发光免疫分析仪领域处于国内领先地位 ，可以填补 国内半 自动与 国外全 自动产 品之间的空白，具有广 阔的市场前景 。

1 设计路线和实现本次设计由 2部分组成 ：全 自动高精度化学发光测定仪硬件和软件设计 部分 。

1.1 全自动高精度化学发光测定仪硬件设计通过全自动高精度化学发光测定仪硬件设计 .完成测试运动控 制单元 、光子探测器 、洗板拈控制 、加 样泵 运动与液面探测控制和条码拈控制。

1.1.1 测试运 动控制单元(1)测试运动控制单元包 括运动控制 的 X、Y、Z 3个 电动机及信号反馈装置，完整地完成 3个方向的运动控制，其结构框图如 图 1所示。

在软 件 内部 采用 了超时 、超步 的判断方式 .这样 可即时发 现问题并即时纠正 。

1.1.2 光子探测器(1)光子探测 器 图1 测试运动控制单元结构示意· 医疗卫生装备·2013年 5月第 34卷第 5期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.5·May·2013研 究 论 著 l Thesis＆Research Report ·1 7·分为高压部分、信号处理部分和光路部分，其结构如图2所示。

图2 光 子探测器 结构(2)本仪器启动测试后 ，MCU控制 电源给 MPPC上电，MPPC处于工作状态 .当光通过光纤棒导入到 MPPC后 .光 即转变为电信号，然后在电路板的处理下形成电脉冲。然后电脉冲会接着被处理成 1TrL电平信号，最终由CPU进行脉冲的计数.从而可以等效地记录下光子的个数，然后 MCU经过处理信号。通过 RS232的通过协议 ，传输给上-级控制板 。

1.1.3 洗板拈控 制(1)洗板拈 由控制 电路及工作 电路气泵 、电磁 阀协 同工作 。当有错误状态 时 ，会 即时地反馈 回去 ，以保证 安全可靠 的运行 ，其结构如图 3所 示。

图3 洗板拈控制结构(2)MCU接收 PC指令。气泵准备后开始工作 ，将产生正压 与负压 ，分别加载 到 2个洗 液瓶 中 ，加载 的时间 由 PC的配置文 件进行确定 ，-般为 10 S.然后控 制出水准备 ，单 片机将控制电磁阀进行工作 最终水从瓶中吸到管道中 以保证管道中有充足的液体 ，然后 PC软件控制三维运动 ，取洗板头 ，开始正式地 吸水 与出水工作 。

1.1.4 加样泵运动与液面探测控 制(1)加样泵主要进行试剂 、血清的吸取与加样操作 ，在取液过程 中有液 面探测 的功能 ，功 能实现如 图 4所示 。

(2)MCU接 收 PC指令后开始 吸液 ，此时吸液的量并不计算在吸液量 的范围内 .只有图4 加样泵运动与液面探测控制拈 探测 到液面后.才开始计数液体量 ，同时将液面信 号发送给 PC。PC只需要控制 、l，轴移动到试管上方，然后在 Z轴向下运动的同时，给吸液泵发送 探测液面并 吸液的指令 .-边 下降 Z轴 .-边监 听 MCU的液面探测结果。当收到液面信息后，根据吸液量的多少，相应地下移-定的距离。最终完成吸液后，上抬Z轴.这样就完成了吸液的全部过程。当在吸液的时候，是否需要液面探测，这撒于 PC软件 的控制 ，有时候不需要液面探测 ，而直接吸取液体，比如第 1次探测完成后 ，再需要取液的时候，由于上次 已经探测到 了，液面的位置 已经记录在 PC中 了，再 取时不需再探测了 ，这样可以提升取样 的速度 。

1.1.5 条码拈控制条码控制要使用 2个端口，-个端 口与条码拈进行数据通讯 ，完成条码 的收发以及条码拈 内部参数的设置 ：另-个端 口通过单片机来控制条码拈的电源加载情况以及模拟条码拈的按键操作，其实现框图如图 5所 示12 全 自动高 精 度 化 图5 条码拈控制结构讯学发光测定仪系统软件设计设计目标：通过全 自动高精度化学发光测定仪系统软件设计 ，完成硬件交互层 、拈运行层 、功能控制层、流程管理层、人机交互层、数据管理层等多层设计。

(1)硬件交互层。主要完成 RS232端口的操作与控制，可以方便地发送与接收指令 。

(2)拈运行层～指令进行综合，每个端口针对不同的设备进行控制，可以对单个拈进行独立的操作与控制。

(3)功能控制层～拈的功能进行复合，把简单的-句- 句的指令综合成-个功能的名称，如取液、加液 、洗板等，这些功能都是与设备相关的指令。

(4)流程管理层～所有的功能再进行组合 ，组成更大的功能拈 ，方便人机交互的操作 ，这里组合成 的拈主要分为几大块 ，用户可 以根据 自己的需要进行控制 。

(5)人机交互层。用户只需要设置-些项目信息，然后按项 目的要求 .把需要的功能拖放 到指定 的位置就可以完成 了。

(6)数据管理层。对于试剂信息、病例信息、检测结果信息的保存，肯定是需要数据库的，对于软件来说，可分为多个信息表来管理 ，包括多方面的运行信息 、配置信息 。

1.3 全自动高精度化学发光测定仪的技术指标设计全 自动高精度化 学发光测定仪 的技术指标包括物理指标和性能指标(见表 1)。

表1 全自动高精度化学发光测定仪的技术指标( 下转第 29页 )医疗卫生装备 ·2013年 5月第 34卷 第 5期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.5·May·2013研 究 报 告 l Study Report ·29·和水嘴 3，水嘴 2和水嘴 3通过软胶管分别与设置有出液 口1的蒸馏水瓶和设置有出液口2的消毒液瓶连接；在蒸馏水瓶的瓶 口上还设置有进气口 1，消毒液瓶的瓶口还设置有进气 口 2，进气 口 1和进气 口2都是通过软胶管分别连接到进气管 ，进气管与气泵连接。整体构件质量轻、坚固、设计简单、材料易得、价格低廉 ，弥补了国产综合治疗台的不足 ，为国产治疗台与进口治疗台的接轨迈上-个台阶。

91.软胶管；2.水嘴 1；3.水嘴2；4.水嘴 3；5出液口 1；6.进气口 17 液口2；8l进气口2；9.进气管；10.手柄图 1 口腔治疗台加装消毒液瓶管路图2 使用方法及临床应用2.1 综合治疗台工作状态打开箱体盖，将水转向开关扳至蒸馏水瓶方向，让水路保持畅通，打开综合治疗台电源开关，踩脚踏开关，综合治疗台正常运转，进行口腔患者的诊疗工作。

2.2 综合治疗台水路消毒状态每完成-位患者的治疗，无需关掉电源，将水路转换开关扳至消毒液水瓶方向，使盛有消毒液的水瓶保持畅通，踩放(....上接 第 17页)2 结论针对目前大多数医疗机构采用的化学发光检测仪大部分都采用进口产品，价格比较昂贵的实际，设计了-种全自动高精度化学发光 (免疫 )测定仪 ，实现 了生化技 术 、光 电技术 、自控技术 和信息技术 的融合 。它具 有全 自动和高精度 特点 ，使传统产品实现了质的飞跃。该仪器的安全性、稳定性 、可重复性、生产-致性较传统产品性能提高很多 ，并且具有体积小 、价格低、测量上限高等优点，其性价 比高.可以取代-些进 口的同类产品.广泛适用于 70%的市级医院和大部分县级医院等㈣。