全自动生化分析仪软件系统的研究与设计-优秀毕业论文.pdf

分类号 t h 7 7 3 t p 3 1 1 5 2 密级 单位代码 学号 菇办孚 1 0 4 2 2 2 0 0 8 1 2 3 5 8 硕士学位论文 论文题目 全自动生化分析仪软件系统的研究与设计 r e s e a r c ha n dd e s i g no ns o f t w a r es y s t e mo fa u t o m a t i c b i o c h e m i c a l a n a l y z e r 作者姓名 室 堡型垡 专业控制科学与工程 指导教师姓名 专业技术职务 2 0 11 年5 月2 4 日 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独 立进行研究所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果 对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本声明 的法律责任由本人承担 论文作者签名 刘惰 日期 加l j 参2 斗 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 保密论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 萄j 俏导师签名 出汐酾西 日期 z i j 弓 鹚 山东大学硕士学位论文 目录 目录 i c o n t e n t s v 中文摘要 i a b s t r a c t i i l 符号说明 v 第一章绪论 1 1 1课题研究的目的及实际意义 i 1 1 1 课题背景 1 1 1 2 课题实际意义 l 1 2目前国内外发展状况 2 1 2 1国外发展现状 2 1 2 2国内发展现状 3 1 3 课题概述和章节安排 4 1 4 本章小结 5 第二章全自动生化分析仪概述 7 2 1全自动生化分析仪工作原理 7 2 1 1 分光光度法 7 2 1 2 朗伯 比尔定律 8 2 1 3 测定原理 9 2 1 4 工作原理 1 0 2 2生化分析常用方法 l o 2 2 1终点法 1o 2 2 2固定时间法 13 2 2 3 连续监测法 1 3 2 2 4 透射比浊法 1 5 2 3 全自动生化分析仪工作过程 1 6 2 3 1生化分析过程 l6 2 3 2 生化分析仪工作过程 l7 2 4全自动生化分析仪的结构 1 7 2 4 1 整体结构 1 7 2 4 2 下位机软件结构 1 8 2 4 3 主控微机软件结构 19 2 5 本章小结 2 0 第三章u s b 通信模块的研究与设计 2 1 3 1通信接口的选择 2 l 3 1 1计算机常用接口比较 2 l 山东大学硕士学位论文 3 1 2u s b 接口技术 2 3 3 1 3u s b 通信体系结构 2 5 3 1 4u s b 通信过程 2 6 3 2 通信模块硬件设计 2 8 3 2 1 c 8 0 5 l f 3 4 0 概j 苤 2 8 3 2 2 通信模块电路设计 3 2 3 3 通信模块软件设计 3 3 3 3 1 u s b x p r e s s 开发包简介 3 3 3 3 2下位机软件设计 3 4 3 3 3上位机软件设计 3 5 3 4 本章小结 3 5 第四章数据库模块的研究与设计 3 7 4 1数据库基础知识 3 7 4 1 1数据库基础概念 3 7 4 1 2 数据库数据模型 3 8 4 1 3关系型数据库 4 0 4 2s q ls e v e r2 0 0 0 关系型数据库 4 l 4 2 1 s q l s e v e r2 0 0 0 概述 4 l 4 2 2 t r a n s a c t s q l 语言 4 2 4 2 3数据库的操作原理 4 3 4 3v i s u a lc 数据库访问技术 4 6 4 3 1a d o 数据库访问技术 4 6 4 3 2数据库访问常用控件 4 8 4 4数据库模块的设计 4 9 4 4 1数据库的创建 4 9 4 4 2 基础表的设计 5 0 4 4 3数据库与程序的连接 5 5 4 4 4 数据库中数据的显示 5 5 4 4 5数据库中数据的写入 5 6 4 4 6数据库中数据的更新 5 7 4 4 7 数据库中数据的删除 5 8 4 4 8数据库中数据的查询 5 8 4 4 9 数据库的备份和恢复 5 9 4 5 本章小结 6 0 第五章 系统用户界面的研究与设计 6 l 5 1 用户界面总体介绍 6 l 5 1 1软件的主要功能 6 l 5 1 2 界面的总体设计 6 l 5 2 信息管理界面 6 3 5 2 1病人信息管理界面 6 4 5 2 2 质控数据管理界面 6 6 5 2 3检测项目设置界面 6 9 5 2 4 检测其它管理界面 7 0 山东大学硕士学位论文 5 3 项目运行分析界面 7 2 5 3 1项目检测运行界面 7 2 5 3 2 检测数据动态分析界面 7 4 5 3 3检测结果修正界面 7 7 5 3 4 质控数据动态分析界面 7 8 5 4结果查询与打印界面 8 0 5 4 1测试结果查询界面 8 0 5 4 2 结果报告单打印界面 8 1 5 5设备维护与用户管理界面 8 3 5 5 1低层参数设置界面 8 4 5 5 2设备部件检测界面 8 4 5 5 3设备清洗保养和反应槽的更换 8 5 5 5 4 用户管理界面 8 5 5 6 本章小结 8 7 第六章总结与展望 8 9 6 1 研究总结 8 9 6 2 相关工作展望 9 0 6 3本章小结 9 0 参考文献 9 l 致谢 9 7 攻读学位期间发表的学术论文目录 9 9 山东大学硕士学位论文 山东大学硕 学位论文 i i l l l l i l l l l l 一l c o n t e n t s c o n t e n t si i c o n t e n t si i v a b s t r a c ti i a b s t r a c ti i i i i l i s to f a b b r e v i a t i o n v c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1 1 b a c k g r o u n da n dm o t i v a t i o no f t h er e s e a r c h 1 1 1 1 b a c k g r o u n do ft l l er e s e a r c h 1 1 1 2m o t i v a t i o no f t h er e s e a r c h l 1 2c u r r e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no f t h er e s e a r c h 2 1 2 1 f o r e i g nd e v e l o p m e n tp r e s e n ts i t u a t i o n 2 1 2 2d o m e s t i cd e v e l o p m e n ts i t u a t i o n 3 1 3c o n t e n t sa n do r g a n i z a t i o no f t h et h e s i s 4 1 4s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 5 c h a p t e r2 b r i e fi n t r o d u c t i o no fa u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r 7 2 1 o p e r a t i n gp r i n c i p a la u t o l a b 7 2 1 1t h es p e c t r o p h o t o m e t r y 7 2 1 2t h el a m b e r t b e e rl a w 8 2 1 3d e t e r m i n a t i o np r i n c i p a lo f a u t o l a b 9 2 1 4 w o r k i n gp r i n c i p a lo f a u t o l a b l 0 2 2t h ec o m m o ne s s a y so fb i o c h e m i c a la n a l y s i s 10 2 2 1e n de s s a y 1 0 2 2 2f i x e d t i m ee s s a y l3 2 2 3c o n t i n u o u sm o n i t o r i n ge s s a y 13 2 2 4t r a n s m i s s i o nt u r b i d i m e t r y 15 2 3 o p e r a t i n gp r o c e s so f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r 16 2 3 1t h ep r o c e s so f b i o c h e m i c a la n a l y s i s 1 6 2 3 2t h ew o r k i n gp r o c e s so f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r l7 2 4t h es t r u c t u r eo f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r 1 7 2 4 1t h ei n t e g r a ls t r u c t u r eo f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r 1 7 2 4 2t h em c us o f t w a r es t l l l c t u 陀o f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r 一18 2 4 3t h ep cs o f t w a r es t r u c t u r eo f a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r l9 2 5 s u m m a r yo ft h ec h a p t e r 2 0 c h a p t e r 3 t h er e s e a r c ha n dd e s i g no fu s bc o m m u n i c a t i o n 21 3 1t h ec o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c ec h o i c e 2 1 3 1 1 c o m p a r i n gc o m p u t e rc o m m o n l yu s e di n t e r f a c e 2 1 3 1 2u s bi n t e r f a c i n g 2 3 3 1 3u s bc o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e 2 5 v 山东大学硕十学位论文 3 1 4u s bc o m m u n i c a t i o np r o c e s s 2 6 3 2t h eh a r d w a r ed e s i g no fu s bc o m m u n i c a t i o n 2 8 3 2 1b r i e f i n t r o d u c t i o no f c 8 0 5 l f 3 4 0 2 8 3 2 2t h ec i r c u i td e s i g no fu s bc o m m u n i c a t i o n 3 2 3 3t h es o f t w a r ed e s i g no fu s bc o m m u n i c a t i o n 3 3 3 3 1t h eb r i e f i n t r o d u c t i o no f u s b x p r e s s 3 3 3 3 2t h es o f t w a r ed e s i g no fl o w e rc o n t r o l l e r 3 4 3 3 3t h es o f t w a r ed e s i g no fp c 3 5 3 4 s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 3 5 c h a p t e r4t h er e s e a r c ha n dd e s i g no f d a t a b a s e 3 7 4 1t h er u d i m e n t a r yk n o w l e d g eo f d b 3 7 4 1 1t h eb a s i cc o n c e p t so f d b 3 7 4 1 2d a t am o d a lo f d b 8 4 1 3r e l a t i o n a ld a t a b a s e 4 0 4 2t h er e l a t i o n a ld a t a b a s eo fs q ls e v e r2 0 0 0 4 1 4 2 1t h eb r i e fi n t r o d u c t i o no fs q ls e v e r2 0 0 0 4 1 4 2 2t r a n s a c t s t r u c t u r eq u e r yl a n g u a g e 4 2 4 2 3t h eo p e r a t i n g p r i n c i p a lo fd b 4 3 4 3t 1 l ed a t a b a s ea c c e s st e c h n o l o g yo f v i s u a lc 4 6 4 3 1d a t a b a s ea c c e s st e c h n o l o g yo f a d o 4 6 4 3 2 c o m m o n l yu s e dc o n t r o lo f d a t a b a s ea c c e s st e c h n o l o g y 4 8 4 4t h ed e s i g no f d b z 1 9 4 4 1t h ee s t a b l i s h m e n t o fd b 4 9 4 4 2t h ed e s i g no ft a b l e 5 0 4 4 3 i h ec o n n e c t i o nb e t w e e nd ba n ds o f t w a r e 5 5 4 4 4t h ed i s p l a yo f d a t ai nd b 5 5 4 4 5 i n s e r t i n gd a t ai n t od b 5 6 4 4 6 u p d a t i n gd a t ao f d b 5 7 4 4 7 d e l e t i n gd a t af r o md b 5 8 4 4 8 s e l e c t i n g d a t af r o md b 5 8 4 4 9 b a c k u pa n dr e s t o r i n gd b 5 9 4 5s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 6 0 c h a p t e r5 t h er e s e a r c ha n dd e s i g no f p ci n t e r f a c e 6 1 5 1t h ei n t r o d u c t i o no f p ci n t e r f a c e 6 1 1 1 1t h em a i nf u n c t i o no fs o f t w a r e 6 1 5 1 2t h eo v e r a l ld e s i g no f p ci n t e r f a c e 6 1 5 2t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e 6 3 5 2 1p a t i e n t si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e 6 4 5 2 2o cd a t ai n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e 6 6 5 2 3i t e m si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e 6 9 5 2 4o t h e r si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r f a c e 7 0 5 3t h ed e t e c t i o no p e r a t i o ni n t e r f a c e 7 2 5 3 1 i t e m sd e t e c t i o no p e r a t i o ni n t e r f a c e 7 2 5 3 2 t h ei n t e r f a c eo fd y n a m i cd a t aa n a l y s i si ni t e m sd a t a 7 4 5 3 3 t h ei n t e r f a c eo f m o d i f i c a t i o no f t h ei t e m sr e s u l t s 7 7 5 3 4 t h ei n t e r f a c eo f d y n a m i cd a t a a n a l y s i si nq c d a t a 7 8 5 4t h ei n t e r f a c eo fq u e r ya n dp r i n t 8 0 5 4 1t h ei n t e r f a c eo fq u e r y 5 u 5 4 2t h ei n t e r f a c eo f p r i n t 8 1 5 5t h ei n t e r f a c eo fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c ea n du s e rm a n a g e m e n t 8 3 5 5 1t h ei n t e r f a c eo f l o w r i s ep a r a m e t e rs e t t i n g s 8 4 5 5 2 t h ei n t e r f a c eo fe q u i p m e n tp a r t sd e t e c t i o n 8 4 5 5 1 e q u i p m e n tc l e a n i n ga n d r e a c t i o nt a n kr e p l a c i n g 8 5 5 5 2 t h ei n t e r f a c eo fu s c rm a n a g e m e n t 8 5 5 6s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 8 c h a p t e r6s u m m a r y a n dp r o s p e c t s 8 9 6 1 s u m m a r y 8 9 6 2 p r o s p e c t s 9 0 6 3 s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 9 u r e f e r e n c e s 9 l a c k n o w l e d g m e n t s 9 7 r e s e a r c h e sa n dp u b l i c a t i o n s 9 9 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 中文摘要 随着人民生活水平的提高 对健康的追求愈加强烈 实验诊断作为探测人 类疾病和健康状态的重要手段 越来越受到人们的重视 由于患者要求检测的 项目逐渐增多 生化分析仪也就成为各大医院必备的检验设备 但是我国国产 生化分析仪的研制起步较晚 与国外仪器相比存在较大差距 所以研制一套具 有自主知识产权 高自动化 多功能联合的大型数字化生化分析仪 对于提高 生化检验质量 促进我国检验医学进入良性循环意义重大 目前主要从两个方面提高全自动生化分析仪的性能 一是不断改善光源比 色系统 提高硬件水平 二是操作控制系统即软件系统的不断完善和应用 本 文旨在开发一套操作方便 功能强大 具有中文界面 能够进行大批量样品检 测和数据处理 使得样品识别 加样 试剂识别 加试剂 稀释 混匀 孵育 反应 清洗 结果计算 数据存储等完全自动化的上位机系统 本系统在v i s u a lc 6 0 集成开发环境中完成 采用w i n d o w sx p 风格 改 进原有的r s 2 3 2 接口 采取u s b 接口完成上下位机的通信 研究并设计了u s b 通信模块的软 硬件方案 采用s q ls e v e r2 0 0 0 实现了数据库模块 完成数据 库的创建 表格创建 数据库的连接 数据存储 更新 查询和打印检验报告 等功能 人机交互界面中 设计了样品信息录入界面 质控 项目参数设置界 面 检测结果显示和修改界面 并详细介绍了各界面的功能和实现 设计了设 备维护界面用于仪器的日常保养 设计了用户管理模块用于对系统使用者进行 增添 删除和必要的权限维护 为了详细说明生化检验的原理 本系统还设计 了终点法 固定时间法 连续检测法 透射比浊法四种生化检测方法 本系统已经应用于生化分析仪的操作中 软件运行平稳 界面美观友好 信息查询灵活 数据存储可靠 操作方便 较好的完成预期目标 关键词l 全自动生化分析仪 u s b s q ls e v e r v i s u a lc 山东大学硕七学位论文 n 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n to fp e o p l el i v i n gs t a n d a r d s t h e ya r em o r ec r r ef o rt h e i r h e a l t h m e a n w h i l e a sa ni m p o r t a n tm e a no fd e t e c t i n gp e o p l e sh e a l t ho rt h e i ri l l n e s s l a b o r a t o r yd i a g n o s i si sp a i dm o r ea t t e n t i o nt h a nb e f o r e b e c a u s eo f t h ei t e m sp a t i e n t s a s kf o rd e t e c t i n gi n c r e a s i n g b i o c h e m i c a la n a l y z e ri se s s e n t i a lf o rm a n yh o s p i t a l s t h el e v e lo fo u rc o u n t r y sb i o c h e m i c a la n a l y z e ri sn o ta sh ig ha st h ed e v e l o p e d c o u n t r i e sb e c a u s ew ec a m ei n t ot h ef i e l dl a t e s oi ti si m p o r t a n tf o ru st od e v e l o po u r o w nm a c h i n e sw h i c ha r eh i g h l ya u t o m a t i c m u l t i f u n c t i o n a la n dd i g i t i z e d i tc a n i m p r o v et h eq u a l i t yo f d e t e c t i o na n dm a k el a b o r a t o r ym a c h i n eb ev i r t u o u sc i r c l e t h e r et w ow a y si ni m p r o v i n gt h el e v e lo ft h em a c h i n e s o nt h eo n es i d e m a k e t h el i g h ts o u r c eb e t t e rt oe n h a n c et h eh a r d w a r e o nt h eo t h e rh a n d d e v e l o pp e r f e c t 5 0 f t w a r eo fp c t h i sp a p e ri sa i m e da td e v e l o pt h ep o w e r f u lo p e r a t i n gs y s t e m i tc a n e a s i l yo p e r a t ea n dp r o c e s sm a s sd a t aw h o s es a m p l ea n dr e a g e n t si d e n t i f i c a t i o na n d i n j e c t o r m i x i n g r e a c t i o n c l e a n i n g c a l c u l a t i o n r e s u l ta n d s a v i n g d a t aa r e a u t o c o m p l e t e t h i ss y s t e mi sd e v e l o p e di nm i c r o s o f tv i s u a lc 6 0e n v i r o n m e n ta n dt a k e s t h es t y l eo fw i n d o w sx p u s eu s bi n s t e a do fr s 2 3 2t oc o m p l e t ec o m m u n i c a t i o n b e t w e e np ca n dm c u a d o p ts q ls e v e r2 0 0 0a st h ed a t a b a s es u p p o r tt os e t u p d a t a b a s ea n dt a b l e c o n n e c tt h ea p p l i c a t i o np r o g r a ma n dt h ed a t a b a s e s a v e u p d a t e a n dq u e r yd a t af r o md a t a b a s ea n ds oo n t h i ss y s t e mi n c l u d e st h ei n t e r f a c eo fs a m p l e i n f o r m a t i o ne n t e r i n g p a r a m e t e rs e t t i n go fq ca n di t e m s t h ed i s p l a yo fr e s u l t sa n d 5 0o n t h e s ei n t e r f a c e s f u n c t i o na n dh o w t oc o m et r u ea r ea l s oi n t r o d u c e d t h ep c a l s op r o v i d e st h ew a y si nr o u t i n em a i n t e n a n c ea n dt h em a c h i n e sp r o t e c t i o n i no r d e r t oe x p l a i nt h ep r i n c i p l eo fb i o c h e m i c a le x a m i n a t i o n t h es y s t e md e s i g n sf o u rw a y s f o rt e s t t h e ya r ee n de s s a y f i x e d t i m ee s s a y c o n t i n u o u sm o n i t o r i n ge s s a y t r a n s m i s s i o nt u r b i d i m e t r y t h i ss y s t e mh a su s e ds m o o t h l yf o ro p e r a t i n ga u t o m a t i cc l i n i c a lc h e m i s t r y a n a l y z e r t h ei n t e r f a c ei sf r i e n d l ya n db e a u t i f u la n de a s i l yu s e d t h ed a t a b a s ei s n i 山东大学硕士学位论文 r e l i a b l ea n dt h et a r g e ti sa c c o m p l i s h e db e t t e r i v k e y w o r d s a u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e r u s b s q ls e v e r v i s u a lc 山东大学硕士学位论文 符号说明 a d o a c t i v e x 数据对象 a l p a l k a l i n ep h o s p h a t a s e 碱性磷酸酶 a l t a l a n i n ea m i n o t r a n s f e r a s e 丙氨酸氨基转移酶 a p i a p p l i c a t i o nf u n c t i o ni n t e r f a c e 应用程序接口 a p o a 载脂蛋白a a p o b 载脂蛋白b a s t a s p a r t a t ea m i n o t r a n s f e r a s e f j 冬氨酸氨基转移酶 c 3 c o m p l e m e n t3 补体3 c 4 c o m p l e m e n t4 补体4 c h e c h o l i n e s t e r a s e 胆素酯酶 c i s c c o m p l e xi n s t r u c t i o ns e tc o m p u t e r 复杂指令集计算机 c k c r e a t i n ek i n a s e 肌酸激酶 c l c e n t r a ll i n e 中心线 c r c c y c l i c a lr e d u n d a n c yc h e c k 循环冗余校验码 c r p c r e a c t i v ep r o t e i n c 反应蛋白 d b d a t a b a s e 数据库 d b m s d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m 数据库管理系统 d b s d a t a b a s es y s t e m 数据库系统 d c l d a t ac o n t r o ll a n g u a g e 数据控制语言 d d l d a t ad e f i n i t i o nl a n g u a g e 数据定义语言 d m l d a t am a n i p u l a t i o nl a n g u a g e 数据操作语言 e i a e l e c t r o n i ci n d u s t r i e sa s s o c i a t i o n 电子工业协会 f e t 酪氨酸 h u b 集线器 g g t 一g l u t a m y lt r a n s p e p t a d a s e 谷氨酰转肽酶 g l d h 谷氨脱氢酶 g l u g l u c o s e 血糖 v 山东大学硕士学位论文 l c l l o wc e n t r a ll i n e 下控制界限 l d h l a c t a t ed e h y d r o g e n a s e 乳酸脱氢酶 m i d i 异步串行通信 n e t b s d 一种u n i x 1 i k e 操作系统 n o d e 功能部件 结点 o d b c m i c r o s o f to p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y 开发数据库互联 o s o p e r a t i n gs y m e m 操作系统 p c i p e r i p h e r a lc o m p o n e n ti n t e r c o n n e c t 外设部件互联标准 p e e r t o p e e r 点对点 s d 值 标准差 s q l s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e 结构化查询语言 t p t o t a lp r o t e i n 总蛋白 t r f t r a n s f e r r i n 转铁蛋白 u c l u p p e r c e n t r a jl i n e 上控制界限 口一h d b h 口一h y d r o x y b u t y r i cd e h y d r o g e n a s e 口一羟丁酸脱氢酶 v l 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究的目的及实际意义 1 1 1 课题背景 生化检验通过对人体体液的检验 可以测定转氨酶 免疫球蛋白 胆红素 肌酐 血糖 血脂等各项生化指标 若人体内的某些组织器官发生病变 其相 关生化指标就会出现异常 l t 2 j 随着人们生活质量的不断提高 对健康的追求越 来越强 作为探测人体健康或者疾病状态的最有效的手段之一 生化检验越来 越受到人们的重视 早在1 9 世纪初 临床生化检验人员就已经用手工方法完成对病人标本少量指 标的检测 2 0 世纪7 0 年代 随着自然科学 医学科学 计算机科学的蓬勃发展 临床医学对实验诊断指标的需求愈加强烈 要求检测的实验项目也在不断的增 加 技术人员开始研制自动化生化分析仪器 利用自动化技术 光学 电子学和 计算机科学 把生化分析中取样 稀释 加试剂 去干扰 移液 加热 冷却 控制 清洗 检测 结果计算 显示和打印存储等步骤自动化 3 自动生化分析 仪完全模仿并代替手工操作 彻底改变了检验工作环境脏乱 操作琐碎 人员素 质要求不高的状态 提高了工作效率和检验质量 4 生化分析仪的发展还大大促 进了临床医学 临床化学的发展 使得检验医学进入了良性循环的轨道 1 1 2 课题实际意义 目前生化分析仪正朝着两个方向发展 其一是向单通道 可编程 小型化 的方向发展 主要应用于中 小检验单位 其二是向多通道 高度自动化 多 技术多功能联合 大型数字化的方向发展 主要应用于大 中型检验单位1 5 国内生产的自动化分析仪主要是半自动式 分析速度慢 精度不高 技术 含量低 产品种类少 工艺 可靠性 稳定性等方面与国外有较大的差距 大 中型临床机构 生命科学研究院 环境检测部门配备的全自动生化分析仪主要 来自于少数的几个跨国公司 io 开发优良的全自动生化分析仪不仅可以提高国 山东大学硕士学位论文 产检验设备的竞争力 打破大型检验设备被国外厂商长期垄断的局面 缩小与 国外先进医疗水平的差距 而且还有很高的学术价值 1 2目前国内外发展状况 1 2 1 国外发展现状 自从1 9 5 7 年美国t e c h n i c o n 公司根据l s k e g g s 教授的设计方案制造了世界 上第一台自动生化分析仪以来 随着电子工业和自动化软件系统的快速发展 国外自动生化分析仪的生产技术已经趋向于成熟 诸如美国的b e c k m a nc o u l t e r 贝克曼 a b b o r 雅培 j o h n s o n j o h n s o n 强生 h u d s o n g i l s o n 日本的h i 2 t a c h i 日立 荷兰的s k a l a r 瑞士t e c a n h a m i l t o n 哈美顿 等 纷纷推出了种类齐全 功能强大的全自动生化分析仪 主要特点和优点为 1 采用多自由度机械臂来协调各个功能模块间的工作 完成模块间转移 试剂盘的操作 4 1 使得各模块可以平行工作 提高了分析质量和速度 智能机械 臂还可以提高载重量 增加实验精度和效率 节约时间 2 液体处理装置可选择多种通道和模式 灵活性强 加样方面 可选择 一次性或固定式加样枪头 前者可免去速率低的清洗过程并且污染为零 后者采 用具有液位检测功能的聚四氟乙烯涂层材料 免去了反复加枪头步骤 提高了测 量的精度和可靠性 3 国外已开始研发拥有微孔盘存储 操作装置的自动分析仪 配备此装 置的分析仪可以增长无人干预的连续运行时间 提高实验速率 6 j 比如c 山i p e r 公 司生产的采用t w i g e ri i 微孔盘操作系统的s t a c c a t o 系列 4 采用铝合金材料作为产品框架 采用特制内藏连接式螺栓搭建型材 此种材料外形美观 强度高 与同体积的其他材料相比重量轻 不生锈 拆装方 便 易于扩展新模块 多应用于环境要求高的场合 5 采用模块化设计思想 即将生化分析各步骤设计成相对独立的模块 根据具体的化验方法 容量 通量等要求 按照用户的要求定制各种系统 这样 不仅便于实现高度集成 满足用户的各种要求 而且融合了模块化的工作台面 还可以节省空间 缩短试验时间 2 山东大学硕士学位论文 6 国外的自动化生化工作站均可以达到高产量 高速度 高精度 高可靠 性 例如t e e a n 公司生产全自动酶免分析一体机 只需四分半钟的时间就可将9 6 个标本分配到微孔盘 将试剂注入各试剂中只需3 0 s 每年可以完成高达6 0 万次 的通量测试 另外国外对于生化分析仪的安装 运行等方面要求严格 7 j 总之 随着计算机和电子芯片技术 1 4 1 生物医学的发展 免疫化学 发光化 学 电化学 干式化学等原理和方法的引入 国外生化分析仪已经发展为通用化 高度自动化 微量化 模块组合化的大型综合性分析仪器 可测的反应类型 检 测通道多 软件功能强大 所需试剂量 人工参与少 1 2 2 国内发展现状 我国开始研制生化分析仪的时间较晚 截止到2 0 0 1 年底 据国家食品药品 监督管理局医疗器械产品数据库的资料显示 在生产医疗检验产品的注册厂家 中 只有4 1 1 的厂家生产临床诊断试剂 大约只有3 6 家生产半自动生化分析 仪 占总数的1 5 5 而注册生产临床全自动生化分析仪的厂家却没有一家 2 0 0 2 年 中科院长春研究所研制成功了我国第一台全自动生化分析仪 填补了 国内的空白 2 0 0 3 年7 月 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司研制开发的 b s 3 0 0 全自动生化分析仪开始投入市场 b s 3 0 0 也是我国第一台拥有自主知识 产权的全自动生化分析仪 2 0 0 5 年 长春市提出的 全自动生化分析仪产业化 通过了吉林省科技厅的验收 同年1 1 月 在成都世纪城举办的第5 4 届中国国 际医疗器械秋季博览会上 上海迅达医疗器械有限公司成功研制的8 通道急诊 生化分析仪 打破了国外发达国家对此项技术的垄断 近年来我国对国产全自动生化分析仪的研制已经进入临床使用阶段 尤其 是在生产中低检测速度的仪器检测技术上已经比较成熟 例如北京松上技术公 司的a 8 全自动生化分析仪采用光栅式后分光系统 仪器性能稳定 软件界面 清晰 直观快捷 已经接近国际同类机型的水平 长沙爱威科技有限公司开发 的爱威a v e 8 6 1 全自动生化分析仪 采用先进的全息凹面光栅 波长在 3 0 0 8 0 0 n m 可调 吸光度的范围可达到0 o 3 a b s p 3 l 计算机控制系统稳定 软 件功能强大 但是目前国内自主研发的全自动生化分析仪与国外相比 仍然存在着较大 3 山东大学硕十学位论文 的差距 我国生产的全自动生化分析仪多应用于一些中 小型医院 社区医院 以及门诊部门 大型的全自动生化分析仪多源于进口 特别是检测速度在 6 0 0 t e s t h 以上的大型仪器几乎全部依靠国外厂家提供 而且目前多数公司采取 合资 合作经营或代理销售等方式 并不具备自主研制全自动生化分析仪的能 力 1 3 课题概述和章节安排 全自动生化分析仪的基本结构和主要部件可以分为硬件部分和软件部分 硬件部分主要分为加样系统 恒温系统 搅拌系统 操作系统 清洗系统 光 学系统 数据采集系统 通信系统等 而软件部分即上位机操作系统主要包括 数据的存储 调度 管理 报表打印 通信以及人机交互等几大模块 要实现 生化分析仪的程序控制和自动化 必须要求计算机软件和硬件高度发展和完美 配合 而软件系统的开发应用和不断完善是提高生化分析仪性能的主要手段之 一 目前我国国产全自动生化分析仪上位机软件的设计与国外相比 存在界面 粗糙 非线性算法不足等缺点 设计一个优良的计算机系统有利于提高我国国 产仪器的精度 数据处理速率 搭配硬件实现仪器的高度自动化等 本课题通过了解全自动生化分析仪的工作原理 过程 整体结构 改进了 分布式多c p u 控制方案 实现了上下位机的u s b 通信 并以生化检验 临床 检验 生物化学三大技术为基础 结合软件工程 数据库管理 数值分析以及 w i n d o w s 编程技术 开发了一套软件系统 该系统利用v i s u a lc 开发工具完 成 通过其各种控件在s q ls e v e r2 0 0 0 数据库中完成数据的存储 管理等操作 结合课题设计期间的工作 论文内容划分五章撰写 具体如