全自动化学发光免疫分析仪控制与系统技术开发研究

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免疫分析仪主要用于临床检验过敏源、传染病毒、甲状腺功能、肿瘤标志物等生化指标,是现阶段各级医院必备的重要检验仪器之一。本文结合全自动化学发光免疫分析仪的升级改进,系统地研究了免疫分析过程嵌入式实时系统和分布式控制技术的开发应用。  全自动化学发光免疫分析仪根据最新的磁粒子化学发光免疫分析(CMIA)技术原理开发。系统采用两级分布式控制系统架构,底层子系统节点采用CortexM3架构的STM32 MCU和CAN总线通信,分别实现加样、加试剂磁珠、磁分离清洗、加底物、反应盘、孵育温控、光子数检测等过程控制,上层PC管理计算机负责运行状态监控、命令下达以及数据处理和显示打印管理,同时提供HL7标准通信协议以支持外部LIS系统。上下两层相互配合完成分析过程控制与操作管理。  论文首先介绍了国内外全自动免疫分析仪技术发展现状和趋势,结合检测原理和机械结构,给出了基于分布式控制技术的系统整体设计方案;接着分析了免疫分析仪对控制系统实时性的要求,论述了分布式控制子系统中引入和应用嵌入式实时操作系统RT-Thread的基本原理,详细给出了各控制子系统应用功能的任务实现;接着结合PC端的管理软件开发,从模块化、层次化设计思想出发,提出应用MVVM结构,结合设计模式中的桥接模式、工厂模式等进行软件重构,并在此基础上实现了质控数据、免疫检测数据的处理,以及对任务、试剂等信息的管理,具有层次清晰、高度灵活、扩展性强的特点。系统支持定制化的数据显示,文中详细给出了检验任务管理、试剂管理、实时状态监控、故障报警、检测结果管理等界面,以及质控与定标算法的设计实现;还针对目前医疗系统信息化的需要,建立了基于HL7标准的免疫分析仪与实验室信息系统(LIS)间的信息交换模型,开发实现了免疫分析仪HL7通信接口和PC模拟服务器程序。最后针对升级型机械平台进行了控制系统集成与应用测试,结果表明控制系统和软件符合设计要求,具有人机交互好、可靠性高的特点。
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