摘要
化学发光免疫分析技术是一种将灵敏的化学发光分析技术和高特异性的抗原抗体免疫测定技术集合于一体的检测技术，因其特异性高、线性范围广、安全性好、试剂有效期长、光信号稳定且持续时间长、分析速度快且方法简便、结果对诊断参考意义高，在体外诊断技术中占有不可替代的位置，同时也成为全球医疗仪器制造商和医疗机构竞相关注的热点领域。本文设计了一台体积小、性价比高的小型化学发光免疫分析仪的运动控制系统，完成了对应模块的设计，并对其关键技术进行解析和研究。 本文在生物反应原理和实验过程基础上进行了小型化学发光免疫分析仪运动系统的机械结构设计，硬件电路设计及控制算法和上位机软件设计。机械结构设计方面，建立笛卡尔坐标系，根据每个方向不同的运动需求，采用机械结构设计软件设计了能够承担不同工作的三轴运动系统，并对其进行了干涉检查和静力学仿真分析，最终设计出八通道小型化学发光免疫分析仪的运动系统。在硬件电路设计方面，采用模块化设计思想，设计了以ARM内核微处理器为核心的主控电路和步进电机驱动电路，并通过磁编码器电路模块实现对传统步进电机的转动角度检测，实现传统步进电机的闭环控制。在步进电机控制算法上本文采用S型加减速开环控制算法和位置环-增量式PID闭环控制算法相结合的方式，提高了电机运动速度的同时，也增加了运动系统的稳定性。 最后，本文搭建了运动系统的实验装置并按照最新的医疗行业标准设计了定位精度实验和微量移液实验对装置性能进行测试。实验数据表明，该运动系统可以实现X轴重复定位精度小于0.1mm，Y轴和Z轴重定位精度小于0.05mm的高精度定位，在进行10μL、40μL、100μL、350μL定量移液时可以达到CV值1.66%、1.83%、1.29%和0.56%。从实验结果可以看出本文设计的小型化学发光免疫分析仪的运动系统在定位精度和微量移液这两项技术上已经可以达到行业标准，有很好的应用前景。
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