淺析全自動(dòng)生化分析儀系統(tǒng)運(yùn)行方案

弓 偉

(長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

淺析全自動(dòng)生化分析儀系統(tǒng)運(yùn)行方案

弓 偉

(長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

主要介紹一種全自動(dòng)生化分析儀的整機(jī)構(gòu)成、接口及其運(yùn)行方案，重點(diǎn)對(duì)整機(jī)運(yùn)行方案的工作原理、時(shí)序方案、運(yùn)動(dòng)組件位置方案和工作周期方案進(jìn)行了說明，最后給出了開機(jī)流程圖，對(duì)其開機(jī)流程進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

全自動(dòng)生化分析儀；系統(tǒng)運(yùn)行方案；開機(jī)流程

1 綜述

全自動(dòng)生化分析儀是一種重要的醫(yī)療檢測(cè)儀器，它根據(jù)光電比色原理來測(cè)量體液中某種特定化學(xué)成分。由于其測(cè)量速度快、準(zhǔn)確性高、消耗試劑量小，現(xiàn)已在各級(jí)醫(yī)院、防疫站、計(jì)劃生育服務(wù)站得到廣泛使用。

本文主要介紹一種高性能全自動(dòng)生化分析儀的整機(jī)運(yùn)行方案。

2 整機(jī)構(gòu)成及其接口

2.1 整機(jī)組成

全自動(dòng)生化分析儀結(jié)構(gòu)上主要包括分析部(主機(jī))、操作部(計(jì)算機(jī))、結(jié)果輸出部(打印機(jī))。

分析部負(fù)責(zé)實(shí)施樣品分析時(shí)的全部操作，包括加樣品、加試劑、攪拌、反應(yīng)與測(cè)量、自動(dòng)清洗反應(yīng)杯、電解質(zhì)分析等。

操作部即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其內(nèi)部安裝有儀器操作及結(jié)果分析軟件，用于控制儀器的運(yùn)行和操作，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理。

打印機(jī)打印測(cè)試結(jié)果。

分析部和操作部在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，通過串口進(jìn)行雙向通訊。操作部向分析部發(fā)送數(shù)據(jù)與指令，并從分析部獲取測(cè)試數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息。

2.2 相關(guān)接口

相關(guān)的數(shù)據(jù)接口主要包括：分析部與操作部通過RS232串口連接線連接，進(jìn)行測(cè)試結(jié)果及狀態(tài)信息的交互[1]；操作部通過USB口(或鍵盤口)與手持條碼掃描儀連接；操作部通過網(wǎng)口與局域網(wǎng)或internet連接。

相關(guān)的功率接口主要包括：分析部通過三PIN電源線輸入功率；操作部及打印機(jī)電源連接方式此處不做定義，由選配型號(hào)決定。

其他與廢液及去離子水相關(guān)的接口。

2.3 主機(jī)配置

主機(jī)配置為：一個(gè)反應(yīng)盤、一個(gè)試劑盤、一個(gè)樣本盤、兩個(gè)試劑針、一個(gè)樣本針、一個(gè)樣本攪拌桿、一個(gè)試劑攪拌桿、一個(gè)自動(dòng)清洗組件、光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)及ISE模塊。

3 整機(jī)運(yùn)行方案

3.1 工作原理

全自動(dòng)生化分析儀是通過計(jì)算機(jī)控制反應(yīng)盤，按預(yù)定的規(guī)律間隔的起停，以接受相應(yīng)的試劑、樣本，并使反應(yīng)杯重復(fù)地通過光學(xué)測(cè)量位進(jìn)行吸光度值測(cè)量；控制試劑及樣本針按預(yù)定的參數(shù)和順序向反應(yīng)杯中加入精確體積的試劑和樣本[2]；控制攪拌系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)杯內(nèi)的反應(yīng)液進(jìn)行攪拌混勻；控制自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)對(duì)反應(yīng)結(jié)束的反應(yīng)杯進(jìn)行清洗操作以接收新的反應(yīng)；以及控制相應(yīng)的輔助器件配合完成上述各動(dòng)作。

在整個(gè)過程中，計(jì)算機(jī)還須對(duì)系統(tǒng)各組成部分以及反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

最終，在反應(yīng)結(jié)束后計(jì)算機(jī)按一定算法對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，并將結(jié)果保存、輸出。

3.2 時(shí)序方案

工作時(shí)序即指生化分析儀的運(yùn)動(dòng)部件，包括樣本針、試劑針、攪拌桿、反應(yīng)盤、樣本盤、試劑盤，以及光學(xué)測(cè)量組件、液路中的泵和閥等，在連續(xù)測(cè)試流程中的動(dòng)作順序安排，以及時(shí)間上的邏輯配合關(guān)系。

時(shí)序控制方案要綜合考慮機(jī)械、硬件、液路等的可實(shí)現(xiàn)性，同時(shí)還需要滿足試劑參數(shù)的相關(guān)要求。

若系統(tǒng)為封閉式系統(tǒng)，使用特定的試劑，則其試劑和樣本的加入順序要求比較特殊，在加入樣本前加入第一試劑和第二試劑(可選)，在樣本加入后加入觸發(fā)試劑(可選)，而且對(duì)于不同項(xiàng)目,觸發(fā)試劑的加入時(shí)間也不同。這里需要說明觸發(fā)試劑的概念，將在樣本后加入的試劑稱為觸發(fā)試劑。

3.3 運(yùn)動(dòng)組件位置方案

反應(yīng)盤是各運(yùn)動(dòng)組件的核心，其它組件的動(dòng)作均圍繞反應(yīng)盤展開。依據(jù)臺(tái)面布置，運(yùn)動(dòng)組件在反應(yīng)盤上的工作位置如圖1所示。

圖1 運(yùn)動(dòng)組件位置圖

反應(yīng)盤將在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下完成旋轉(zhuǎn)定位，將指定的反應(yīng)杯依次定位至加第一試劑位、加第二試劑位、試劑攪拌位、加樣本位、樣本攪拌位、光學(xué)測(cè)量位以及反應(yīng)杯清洗位，從而逐一完成向反應(yīng)杯加第一試劑、加第二試劑、加樣本、吸光度測(cè)量以及反應(yīng)杯清洗等操作。

3.4 工作周期方案

在連續(xù)測(cè)試流程中，儀器各組件的動(dòng)作過程分周期進(jìn)行，每個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行一個(gè)操作集合，各周期內(nèi)的動(dòng)作集合可變，這樣的周期稱為工作周期，生化分析儀的測(cè)試流程即由一系列工作周期組成。

依據(jù)各組件在工作周期內(nèi)動(dòng)作的差異，將基本工作周期分為兩種：常規(guī)周期和觸發(fā)周期。各種測(cè)試流程所包含的周期大都由常規(guī)周期變化而來，而觸發(fā)周期則只用于生化測(cè)試的觸發(fā)試劑項(xiàng)目。如前文說述，不同觸發(fā)試劑項(xiàng)目要求的觸發(fā)試劑加入時(shí)間不同，因而單獨(dú)設(shè)計(jì)了觸發(fā)周期用于解決該問題。

常規(guī)周期：在該周期內(nèi)，儀器的試劑針、樣本針與攪拌桿分別執(zhí)行加第一、二試劑，加樣本和攪拌動(dòng)作，從而完成測(cè)試項(xiàng)目中加第一、二試劑與加樣本操作，同時(shí)清洗反應(yīng)杯。反應(yīng)杯沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩周并遞進(jìn)一個(gè)杯位，旋轉(zhuǎn)通過光電采集位置時(shí)進(jìn)行吸光度測(cè)量。

觸發(fā)周期：在該周期內(nèi)，儀器的試劑針與攪拌桿先后執(zhí)行加觸發(fā)試劑與攪拌動(dòng)作，從而完成加入觸發(fā)試劑的操作。由于不進(jìn)行反應(yīng)杯自動(dòng)清洗，該周期內(nèi)反應(yīng)盤將不遞進(jìn)杯位。

常規(guī)周期和觸發(fā)周期的周期時(shí)間相同，均為10 s。

4 開機(jī)流程

開機(jī)流程包含圖2所示步驟。

圖2 開機(jī)流程圖

分析部上電后進(jìn)行參數(shù)下載、自檢等初始化操作，并等待操作軟件命令。

用戶打開操作軟件后，進(jìn)行軟件初始化工作，包括軟件運(yùn)行環(huán)境自檢、與分析部通訊握手以及生化儀參數(shù)及狀態(tài)查詢等。

隨后測(cè)量暗電流、打開光源燈、打開反應(yīng)盤溫控，并進(jìn)行液路組件和整機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。

若反應(yīng)盤溫度達(dá)到(37±0.3)℃，光源燈上電20 min，系統(tǒng)即可進(jìn)入空閑狀態(tài)，等待用戶的進(jìn)一步操作。開機(jī)后系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間小于30 min。

以上過程中出現(xiàn)故障即轉(zhuǎn)入故障狀態(tài)，提示用戶處理。

5 總結(jié)與展望

文章介紹了一種高性能全自動(dòng)生化分析儀的整機(jī)運(yùn)行方案，后續(xù)將在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完善整機(jī)功能測(cè)試方案，以及其他功能模塊。

[1] 胡凱，張穎超.生化分析儀的設(shè)計(jì)及與PC機(jī)的通信[J].微計(jì)算機(jī)信息.2006(10)：208-209.

[2] 劉鎮(zhèn)武，尚志武，黃炎彬.全自動(dòng)生化進(jìn)樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2016，23(6) ：613-614.

Analysis on System Operation Scheme for the Automatic Chemistry Analyzer

Gong Wei

(ChangzhiMedicalCollege，ChangzhiShanxi046000，China)

The whole structure, interface and system operation scheme for a kind of automatic chemistry analyzer are described in this paper. The working principle, sequence scheme, position of the moving assembly and work period are discussed emphasizly. At last the boot flow diagram is given and the boot process is briefly introduced.

automatic chemistry analyzer; system operation scheme, boot process

2017-04-27

弓偉(1983- )，男，山西長(zhǎng)治人，講師/工程師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)獒t(yī)療電子設(shè)備。

1674- 4578(2017)03- 0091- 03

TP216

A