简述生化微小型多参数快速生化检测仪设计和实验学年

摘要：生化浅析仪是临床检验中的一种必备检测仪器，它通过对血液或体液的检测来确定人体的各项生化指标，为医生诊断病人的病情提供科学依据。便携、快速、多参数、低成本、智能化的微小型生化检测仪是近年来生化浅析仪器的一个重要进展方向。本论文针对战场、突发灾难等野外环境下快速检测伤病员重要生命特点参数的需求，以肌酐（CRE）、氯离子（Cl~-）、钠离子（Na~+）、葡萄糖（Glu）、血糖（Hb）、二氧化碳（TCO_2）、钾离子（K~+）七种人体生命特点参数作为基本检测对象，提出了基于微型光谱仪的微小型多参数快速生化检测仪的新思想与新技术；突破了仪器系统结构设计和系统制约等关键技术；解决了高精度样品扫描、样品反应系统的高效恒温制约、高效率电源管理等技术难题；在系统各功能模块调试成功的基础上，结合运用软件，对研制出的微小型多参数快速生化检测仪原理样机的主要性能参数进行了测试浅析，实验结果表明原理样机各项性能指标均达到设计要求。针对部分生命特点参数，开展了与标准检测策略的临床比较测试实验，测试结果表明，微小型多参数快速生化检测仪基本达到实用化的技术要求。本论文主要探讨工作是：①在探讨浅析国内外微小型生化检测仪探讨近况和运用要求的基础上，针对战场、野外突发事件等环境下对人体多项生命特点参数的快速检测需求，提出基于微型光谱仪的微小型多参数快速生化检测仪的设计思想；②探讨了基于光谱浅析的多生命特点参数的检测论述与策略，提出了基于微型光谱仪的微小型多参数快速生化检测仪的总体设计案例；③在浅析微小型多参数生化检测仪的功能需求的基础上，提出了系统总体结构案例；设计了集样品扫描、恒温制约、磁力搅拌等多种功能于一体的多功能模块集成样品检测池系统，完成了仪器系统的总体布局设计，实现了仪器的微小型化；④基于微小型多参数快速生化检测仪信号检测与硬件制约的功能需求，提出了基于ARM9S3C2440核心板的嵌入式制约电路系统，设计了集电源管理、在线样品前处理（恒温和磁力搅拌）、样品扫描、数据采集处理、存储、显示、打印等多种功能于一体的嵌入式制约系统；⑤对系统电源管理、温度制约、串口、搅拌和样品扫描等模块进行测试，各功能模块正常；结合运用软件，对微小型多参数快速生化检测仪原理样机的主要性能参数进行了测试，实验结果表明原理样机各项性能指标均达到设计要求；针对Hb、Glu和Na~+三项生命特点参数，开展了样机与标准实验室浅析策略的临床比较测试实验探讨，测得的最大相对误差为-6.63%，最小相联系数的平方R~2为0.973，临床比较实验结果表明，微小型多参数快速生化检测仪原理样机基本达到实用化的技术要求。关键词：生化浅析仪器论文微型光谱仪论文嵌入式系统论文生化检测论文微小型化论文生命特点指标论文

摘要3-5

ABSTRACT5-10

1 绪论10-14

1.1 探讨背景10

1.2 探讨近况10-12

1.3 本论文的探讨目标及主要内容12-13

1.4 本章小结13-14

2 微小型多参数快速生化检测仪结构与工作原理14-19

2.1 生化检测仪基本原理与策略14-17

2.1.1 朗伯-比尔定律14-15

2.1.2 标准曲线法15

2.1.3 临床生化检验中的常规测量策略15-17

2.2 微小型多参数快速生化检测仪结构17-18

2.3 本章小结18-19

3 微小型多参数快速生化检测仪系统设计19-30

3.1 系统总体设计19-20

3.1.1 系统功能需求浅析19

3.1.2 系统结构19-20

3.2 集成多功能模块样品检测池系统20-27

3.2.1 光学系统20-22

3.2.2 样品前处理系统22-25

3.2.3 样品扫描系统25-27

3.3 仪器内部布局及外壳设计27-29

3.4 本章小结29-30

4 微小型多参数快速生化检测仪制约系统30-55

4.1 制约系统总体设计案例30-31

4.2 电源模块设计31-37

4.2.1 硬件系统供电需求浅析32

4.2.2 电源管理芯片选型浅析32-33

4.2.3 电源管理案例33-34

4.2.4 电源管理电路34-36

4.2.5 复位电路36-37

4.3 制约电路设计37-49

4.3.1 光源制约电路37-38

4.3.2 样品扫描制约电路38-43

4.3.3 恒温制约电路43-48

4.3.4 搅拌制约电路48-49

4.4 数据采集模块接口设计49

4.5 人机交互模块设计49-51

4.5.1 LCD49-50

4.5.2 触摸屏50-51

4.6 其它接口电路的设计51-52

4.6.1 JTAG51-52

4.6.2 串口52

4.7 电路 PCB 板设计52-54

4.8 本章小结54-55

5 微小型多参数快速生化检测仪系统调试与实验55-69

5.1 系统调试55-60

5.1.1 电源管理模块55-56

5.1.2 温控模块56-57

5.1.3 串口57

5.1.4 搅拌模块57-58

5.1.5 样品扫描模块58-60

5.2 仪器主要性能参数测试60-64

5.2.1 试验装置与测试条件60-61

5.2.2 杂散光61

5.2.3 吸光度线性61-63

5.2.4 吸光度重复性63

5.2.5 仪器稳定性63-64

5.2.6 样品室温度准确性64

5.3 临床比较实验64-68

5.3.1 实验内容与策略65-66

5.3.2 实验结果与讨论66-68

5.4 本章小结68-69

6 总结与展望69-71

6.1 工作总结69

6.2 后续探讨展望69-71

致谢71-72