【正文】 S P I 串 行 口U A R T 0U A R T 1看 門 狗 定 時(shí) 器系 統(tǒng) 控 制內(nèi) 部 F L A S H控 制 器系 統(tǒng) 功 能向 量 中 斷 控 制 器A H B 譯 碼 器仿真跟蹤模塊1 6 KS R A M2 5 6 KF A L S HA D CTRST**TMS**TCK**TDI**TDO**XTAL1XTAL2RSTVSSVDDA M B A A H B先 進(jìn) 的 高 性 能 總 線V P BA R M 7 局 部 總 線E I N T 0 *E I N T 1 *E I N T 2 *E I N T 3 *C A P 0 ~ 8 *M A T 0 ~ 8 *A D C 0 ~ 3 *P 0 . 3 0 : 0P 1 . 3 1 : 1 6P W M 6 : 1S C L *S D A *S C K *M O S I *M I S O *S S E L *R x D *T x D *T x D *R x D *調(diào) 制 解 調(diào)控 制 ( 6 p i n s )* 與 G P I O 共 用 。 LPC2124 支持多種通信接口，包括 UART、 I2C 和 SPI 等通用的串行接口，對(duì)于 MCU 的外圍接口部分設(shè)計(jì)極為方便、靈活。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用 16 位 Thumb 模式將代 碼規(guī)模降低超過 30%， 而性能的損失卻很小。 LPC2124 是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的 16/32 位 ARM7TDMIS CPU 的微控制器，并帶有 256KB 嵌入的高速 Flash 存儲(chǔ)器。 嵌入式處理器 LPC2124簡(jiǎn)介 在設(shè)計(jì)生化分析儀器時(shí)，根據(jù)控制任務(wù) 的復(fù)雜程度和可靠性、精度等指標(biāo)要求選擇了一種性價(jià)比合理的 MCU。江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 12 第三章 半自動(dòng)生化分析儀的硬件設(shè)計(jì) 現(xiàn)有的半自動(dòng)生化分析儀多以一片或多片 8位單片機(jī)為主控制器，控制各功能模塊，協(xié)調(diào)各部分的工作，再以一臺(tái) PC 機(jī)作為上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。 本章小結(jié) 本章 講述了 生化分析儀的 相關(guān)知識(shí)，介紹了生化分析的 基礎(chǔ) ，分析 測(cè)試基礎(chǔ)，講解了生化分析的步驟和過程，并詳細(xì)介紹 了幾種主要的生化分析方法 ，并對(duì)幾種方法的使用進(jìn)行比較 。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光電檢測(cè)器 、放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 光電二極管將透過比色池的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電 信號(hào) ， 經(jīng)過放大后進(jìn)行檢測(cè) ， 再根據(jù)預(yù)定的方法如終點(diǎn)法 、 兩點(diǎn)速率法 和 動(dòng)態(tài)法等進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理 ， 分析 ， 得出檢驗(yàn)結(jié)果 。為糾正因步進(jìn)電機(jī)失步造成的濾光片位置偏差，安裝有光電位置的 零位檢測(cè)器，濾光盤 每 轉(zhuǎn)動(dòng)周進(jìn)行一次 位置校 準(zhǔn)。液路控制系統(tǒng)包括進(jìn)、排液管道、蠕動(dòng)泵及比色池 ， 蠕動(dòng)泵由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 11 動(dòng)來吸取檢液進(jìn)入比色池 ， 及檢后排除廢液 ， 亦可用于清洗。生化分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 而另一部分工作 ， 如吸入反應(yīng)液 、 保溫 、 波長(zhǎng)選擇 、 吸光度檢測(cè) 、 結(jié)果的計(jì)算 、 打印等功能 ,則仍可由儀器自動(dòng)完成 。 從測(cè)試對(duì)象處采取血液等 ,分離出有用成分 ， 將所取得的樣品用標(biāo)記將其和受試者聯(lián)系起來 [20 21]。 半自動(dòng)化 生化 分析儀的 結(jié)構(gòu) 生化分析儀主要用來對(duì)人的血液和其他體 液中的各種生化指標(biāo)進(jìn)行分析 。所以，校準(zhǔn)過程的正確性尤其重要。按照校準(zhǔn)的方法可以分成兩點(diǎn)線性法、多點(diǎn)線性法、一點(diǎn)線性法。對(duì)曲線上的任一點(diǎn)，曲線的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)濃度為 C1，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)反應(yīng)吸光度 A1。一般認(rèn)為，工作方程是線性函數(shù) A=kC+B，一個(gè)典型的工作曲線如圖 所示。 工作曲線與工作方程 工作曲線是反應(yīng)吸光度隨生化項(xiàng)目濃度變化關(guān)系的曲線 [19]。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以消除樣品、試劑的 顏色、濁度以及一些干擾物質(zhì)對(duì)測(cè)定的干擾。其測(cè)定方式是監(jiān)測(cè)比色池內(nèi)反應(yīng)溶液在前后兩次時(shí)間間隔內(nèi)的吸光度變化值。 正是因?yàn)殡p波長(zhǎng)法有著單波長(zhǎng)法無可比擬的優(yōu)點(diǎn) ,在許多臨床生化檢驗(yàn)試劑盒中 ,都同時(shí)給出了單波長(zhǎng)法和雙波長(zhǎng)法兩種檢驗(yàn)參考波長(zhǎng) 。 3) 雙波長(zhǎng)測(cè)定方法， 其原理是檢測(cè)待測(cè)樣品的吸光度時(shí)，同時(shí)用兩個(gè)波長(zhǎng)檢測(cè)，用主波長(zhǎng)的吸光度減去副波長(zhǎng)的吸光度，并與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，計(jì)算待測(cè)樣品的濃度，即： 21()s s sC A A F? ? ? （ ） 式中， 1sA ―待測(cè)樣品在副波長(zhǎng)下的吸光度； 2sA ―待測(cè)樣品在 主波長(zhǎng)下的吸光度；F ―常數(shù)，由用戶所選擇的試劑給出（因素值）或由儀器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品得到： 21STDSTD STDCF AA? ? （ ） 式中，1STDA―標(biāo)準(zhǔn)樣品在副波長(zhǎng)下的吸光度；2STDA―標(biāo)準(zhǔn)樣品在主波長(zhǎng)下的吸光度 雙波長(zhǎng)法不僅可以有效地校準(zhǔn)樣本的混濁、溶血、黃疸等，還可對(duì)電源波動(dòng)有補(bǔ)償 效果。通過測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)樣品和試劑的吸光度變化來測(cè)定酶的反應(yīng)速率 。 也可以直接采用試劑空白作為參比溶液 ， 檢測(cè)吸光度 ， 即可認(rèn)定 A空 白 為 0。 它屬于分析化學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法 。反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間也由試劑盒給定。 C標(biāo) 準(zhǔn) ：試劑盒中標(biāo)準(zhǔn)液的給定濃度。 A標(biāo) 準(zhǔn) ： n 毫升標(biāo)準(zhǔn)液加入到 m 毫升試劑中，在恒溫環(huán)境中反應(yīng)一定時(shí)間后，反應(yīng)液的吸光度。 在利用終點(diǎn)法進(jìn)行定量分析時(shí)分別需要對(duì)空白、標(biāo)準(zhǔn)和待測(cè)樣品三個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)量，得到三個(gè)吸光度值 ，分別為： A空 白 、 A標(biāo) 準(zhǔn) 和 A待 測(cè) 樣 品 ； 然后按照式 計(jì)算得到待測(cè)樣品濃度。根據(jù)不同的反應(yīng)曲線江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 7 特點(diǎn)即形成復(fù)合物的速度特點(diǎn)，一般把測(cè)定的方法分為 終點(diǎn)法、速率法 、雙波長(zhǎng)法和兩點(diǎn)法 [1618]。 一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分析過程 ,要經(jīng)過兩個(gè)步驟 ： 首先 ， 監(jiān)測(cè)生化反應(yīng)過程的吸光度變 化 ，獲取生化反應(yīng)曲線 ,取得反應(yīng)吸光度 ； 第二步 ,由 反應(yīng)吸光度求取生化指標(biāo)的值 [15]。但上式是以下列條件為前提： (1)吸收過程中各物質(zhì)無相互作用，但各物質(zhì)的吸光度具有加合性； (2)輻射與物質(zhì)的作用僅限于吸收過程，沒有熒光、散射和光化學(xué)現(xiàn)象； (3)吸收物是一種均勻分布的連續(xù)體系。 比色杯光電探測(cè)器光源前置光學(xué)系統(tǒng)單色器 圖 分光光度法的原理圖 布格 (Bouguer)和朗伯 (Lambert)在 1729 年和 1760 年闡明了光輻射強(qiáng)度和吸江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 6 收層厚度的關(guān)系， 1852 年比爾 (Beer)又提出光輻射 強(qiáng)度和吸收物濃度也具有類似的關(guān)系，布格 — 朗伯 — 比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 [14]： 011lg lgIA bcIT ?? ? ? () 其 中 : A—— 光通過介質(zhì)被介質(zhì)吸收的吸光度 T—— 透射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)之比即透光率 0I —— 入射光強(qiáng)度 1I —— 透射光強(qiáng)度 ε —— 介質(zhì)摩爾吸光系數(shù) ( 11ml mol cm????) c—— 吸收物的摩爾濃度 (ml/mol) b—— 吸收層厚度 (cm) 上式表明，當(dāng)特定波長(zhǎng)的單色光通過溶液時(shí)，樣品的吸光度與溶液中吸收物濃度和光通過的距離成正比。光電轉(zhuǎn)換器將透射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，此后經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)處理，可得到樣品溶液的濃度。其測(cè)量原理如圖 所示。分光光度法是絕大多數(shù)生化分析儀所采用的一種檢測(cè)方法，它是基于不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對(duì)電磁輻射的選擇性吸收而建立起來的方法，屬于分子吸收光譜分析法。 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 5 第二章 生化分析儀的原理和結(jié)構(gòu) 引言 在本章中 ,我們通過對(duì)生化測(cè)試一般原理的分析 ,總結(jié)了生化分析儀的原理 ,同時(shí)比較幾種 常見的生化分析方法 ,并通過對(duì)生化分析儀結(jié)構(gòu)的分析 ,闡述了各部分的功能 。 對(duì)調(diào)試遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，在 前面 的基礎(chǔ)上，討論生化分析儀的以后需要改善的地方。 生化分析過程分為兩步進(jìn)行處理，第一步，求取各個(gè)生化反應(yīng)的反應(yīng)吸光度。各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，編程和調(diào)試 。選用 C語言進(jìn)行軟件程序的編寫，選用 開發(fā)調(diào)試環(huán)境進(jìn)行開發(fā)。以江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 4 LPC2124 為核心，實(shí)現(xiàn)生化分析儀的硬 件設(shè)計(jì)，完成硬件平臺(tái)，接口模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的開發(fā)和設(shè)計(jì)，并使 硬件平臺(tái)具有一定的抗干擾能力。 本文完成的工作如下： 分析生化分析原理，生化測(cè)試基礎(chǔ)，討論生化分析儀的控制 系統(tǒng)方案 ，根據(jù)生化分析儀所要達(dá)到的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)生化分析儀控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)硬件和軟件功能做了合理的分配。開展自動(dòng)生化分析儀的研究，對(duì)于提高我國(guó)分析儀器的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平具有重大的作用和意義[13]。但由于我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)品總體水平落后，國(guó)內(nèi)只有為數(shù)不多的幾家半自動(dòng)生化分析儀廠家，全自動(dòng)生化分析儀目前仍處于技術(shù)不全面狀態(tài)。由于這類儀器一般都具有靈敏、準(zhǔn)確、快速、節(jié)省和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，使得生化分析儀在臨床生化分析中得到了廣泛應(yīng)用也具有重要的研究意義。自動(dòng)生化分析儀的開發(fā)且完全模仿并代替了手工操作。隨著臨床檢驗(yàn)儀器向著機(jī)械化、 自動(dòng)化 、 精密化和簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展，一些高靈敏度 、 多功能 、 高智能化的檢測(cè)儀器不斷涌現(xiàn)并被 廣泛應(yīng)用。 近些年來，臨床實(shí)驗(yàn)室迅速發(fā)展，臨床檢驗(yàn)技術(shù)將迅速達(dá)到敏感，特異，準(zhǔn)確，快速，安全的水平。在臨床分析方面，生化分析儀主要用來對(duì) 人的血液和其他體液中的各種生化指標(biāo)如血紅蛋白、膽固醇、轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖、淀粉酶、尿素氮、白蛋白、無機(jī)磷、尿酸、鈣等進(jìn)行分析。江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 3 本文 研究 的 意義和主要內(nèi)容 生化分析儀自 20 世紀(jì) 50 年代末面世以來，發(fā)展十分迅速。本課題定 位于上述生化分析儀的第二種發(fā)展方向，研究的就是一種開發(fā)操作方便、 功能較強(qiáng) 、 性價(jià)比高 、 操作方便 ,反映快小型半自動(dòng)生化分析儀 ， 極大提高了儀器的一體化程度 ， 尤其適合中小型檢測(cè)單位或醫(yī)院作為日常生化檢測(cè)得主要儀器 ，也可適用作急診生化檢測(cè)。目前我國(guó)生化分析儀生產(chǎn)水平較低，僅限于半自動(dòng)和剛剛起步的小型全自動(dòng)生化儀的生產(chǎn)，難以滿足臨床檢驗(yàn)的需求。 目前國(guó)內(nèi)外診斷技術(shù)趨于兩極化發(fā)展 [11]，一種是高度集成、自動(dòng)化的儀器診斷，向大型、多通道、全自動(dòng)方向發(fā)展，以適應(yīng)大中醫(yī)院工作量大、速度快、精度高、測(cè)定項(xiàng)目多的要求 ； 另一種是簡(jiǎn)單、快速便于普及的快速診斷，向小型、單通道、分立式、可編程自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)中小醫(yī)院的工作需要。同時(shí)由于其價(jià)格低廉、靈活方便、運(yùn)行費(fèi)用低，特別適合大中型醫(yī)院病房、急診化驗(yàn)，小型醫(yī)院、防疫站、計(jì)劃生育服務(wù)站等門診化驗(yàn)。由于分析中沒有手工步驟，故主觀誤差很少，且由于這類儀器一般都具有自動(dòng)報(bào)告異常情況，自動(dòng)校正自身工作狀態(tài)的各個(gè)功能，因此系統(tǒng)誤差也較小，給使用者帶 來很大的便利 [10]。 全自動(dòng)生化分析儀 [9]，從加樣至出結(jié)果的全過程完全由儀器自動(dòng)完成。 半自動(dòng)生化分析儀是指在分析 過程中的部分操作 (如血清分離、加樣、添加試劑 等步驟 )需手工完成，而其余步驟則可由儀器自動(dòng)完成。單通道型的生化分析儀，每次進(jìn)樣只能測(cè)定一個(gè)項(xiàng)目，多通道的一次進(jìn)樣可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)項(xiàng)目。按自動(dòng)化程度來分，生化分析儀可以分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種。 近幾十年來，隨著科學(xué)技術(shù)尤其是醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種生化分析儀器也取得了飛速的發(fā)展， 可以 從不同的角度 進(jìn)行分類。 生化分析儀就是用于測(cè)定人體體液的各種生化指標(biāo)的分析儀器 ， 它可以準(zhǔn)確 、 快速地為醫(yī)生和化學(xué)檢驗(yàn)人員提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù) ， 在臨床診 斷和化學(xué)檢驗(yàn)中具有重要作用 [15]。 Antidisturbing江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 i 目 錄 摘 要 ............................................................. I ABSTRACT........................................................... II 第一章 緒論 ....................................................... 1 引言 ........................................................ 1 國(guó)內(nèi)外的分類以及研究現(xiàn)狀與趨勢(shì) ...............