乙肝快速分析仪

PAGEPAGE1乙肝快速分析仪第1章绪论1.1课题研究的意义和目的传染疾病的控制和检测已成为当今社会所面临的一个严峻课题。在中国，乙肝病患者多达一亿，防治病毒性肝炎已成为保障我们国家人民健康最紧迫的任务之一，其对促进经济发展和社会和谐具有主要的意义。面临这种严峻的形势，分辨出健康人群与病菌携带者，隔离传染源成了势在必行的办法[1-2]。我们国家是乙型肝炎的重灾区，10％以上的人口为乙肝外表抗原(HepatitisBVirusAntigen)阳性患者。乙型肝炎传染的重要来源是乙肝病毒(HepatitisBVirus)携带者和慢性乙型肝炎患者。乙型肝炎外表抗原(HBsAg)是乙型肝炎感染的主要指标。因而，乙型肝炎外表抗原的检测通常是日常体检、献血、手术和急诊输血前后的惯例检查项目。检测乙型肝炎外表抗原对降低医院内穿插感染、早期诊断乙肝、早期预防乙肝、早期治疗乙肝具有主要的意义。随着城镇化建设的推进，不断增长的就诊患者数量和层出不穷的新型传染疾病已对医学检验构成了宏大的挑战和负担。过去完全依靠人工检验的方式已经无法知足现实需要，迫切要求设计一种自动化设备来代替人的工作进而提升检验效率。现有常用的乙肝病毒检测方法重要有四种[3]，分别是免疫荧光法、酶免疫法、固相放射免疫法和金标免疫法。免疫荧光法通常会受血清构成、试管、仪器等本底荧光和激发光源杂散光影响，灵敏度有限。酶免疫法固然精确性好，试剂稳定，但设备昂贵，所有必须品全部依靠进口，检测成本高，不合适急诊、基层医院和需要大面积筛查的检测项目。固相放射免疫法是以放射性同位素为标记物，检测精度高，但会对生物分子自己有影响，而且有放射性污染问题。金标免疫法与另外三种方法相比，具有独特的优势。它具有快速、操作简单、单步完成等优点，因而十分适用于大型医院的急诊，中、小医院和家庭以及需要大面积推广的筛查项目使用。1.2国内外研究现在状况1.2.1国外研究大概情况21世纪初，外洋推出了全自动酶联免疫体系分析仪，它们都是对应于酶联免疫〔ELISA〕法的仪器。协和医药株式的AP-960全自动酶联免疫分析仪，瑞士哈美顿公司的FAME〔费米〕全自动酶免分析体系，见图1.1，瑞士Tecan公司的TECAN全自动酶联免疫事情站，见图1.2，但是针对付酶联免疫〔ELISA〕法的仪器都存在检测时间长，仪器用度昂贵的特点，并不实用于一样寻常体检、献血人员体检、手术及急诊输血前后的通例搜查项目。由于其代价昂贵，没有得到遍及应用。1.2.2国内研究现在状况当前实验室普遍用于检测乙型肝炎外表抗原〔HBsAg〕的方法有两种，一种是酶联免疫〔Enzyme-linkedImmunosorbentAssay〕法，操作复杂，检测时间长，较为繁琐，又不便单样本快速检测。另外一种当前采取的胶体金免疫层析法是20世纪90年代国外兴起的一种快速诊断技术，它具有快速检测乙型肝炎外表抗原〔HBsAg〕，无需洗涤、终止，操作快速简便等优点。第2章乙肝外表抗原胶体金试纸条定量检测机理乙肝外貌抗原胶体金试纸条的检测需要综合应用生化和光电等技能。传统的检测一样通常只留意试纸条的生化性能，其对应革新步伐也仅仅停顿在质料与生化分析的层面上，诸如吸水层质料、标记抗体含量、胶体金颗粒巨细和硝酸纤维素膜质料等。这些是导致乙肝外貌抗原胶体金试纸条检测技能限于现有定性或半定量检测、研究的希望痴钝的主要缘故原由。为办理试纸条定量检测研究的瓶颈，本章将对乙肝外貌抗原胶体金试纸条孕育发生的光谱峰特性曲线举行研究，并深切进入分析影响光谱峰的各种因素。2.1乙肝外表抗原试纸条乙肝外貌抗原胶体金试纸条具有易把持、检测速率快、无污染和成本低廉等优点，比年来其已被遍及用于临床诊断。凭据抗原、抗体特异性纪律及胶体金显色的根来源根基理，当被测样本液浸泡或滴入试纸条时，在吸水纤维毛细力吸引作用下，被检目的通过胶体金的活动被移动到预先装有抗体的测试线上。当被测样本液中的被检目的与预置抗体对应，则产生特异性联合，测试线产生颜色改变，多为红色或紫红色[30]。相反，若被检目的与预置抗体不立室，测试线则不产生显色。使用光电检测体系分析测试线上色带的光谱形状和峰值，能够得到与色带颜色成正相干的被检液浓度。纳米金是指粒子直径小于100nm的微小金粒子。外表带负电荷的纳米金颗粒因静电力作用在水中呈稳定状况，其与水的混合物成胶体状况，又称胶体金。胶体金的特性使其外表带有大量电荷，因此其对蛋白质等高分子物质具有很强的吸附作用。胶体金标记蛋白就是利用该外表吸附作用将蛋白质附着在胶体金颗粒上获得的。金颗粒具有高电子密度特性，当其标记体在固相载体上的密度跨越一定数量时可呈现肉眼即可辨别的红色或紫红色。第3章乙肝快速分析仪控制系统的设计33-463.1乙肝快速分析仪基本构成33-343.2乙肝快速分析仪控制系统的设计34-453.2.1控制系统构造设计34-353.2.2控制系统内处理器通讯方式设计35-373.2.3控制系统重要器件的选择与器件外围电路设计37-403.2.4机械传动控制模块的设计40-413.2.5光电检测模块的设计41-443.2.6智能IC卡接口模块的设计44-453.3本章小结45-46第4章控制系统的软件设计乙肝外表抗原快速检测仪系统的控制任务是以硬件电路为平台，由相应控制程序实现的。底层运行于DSP内的主控制程序采取C语言和汇编语言混合编写，用TI公司发布的免费IDE软件CCS进行编译、下载和调试。顶层ARM嵌入式控制程序采取Qt/Embedded语言进行编写。相关控制程序设计重要包含主程序设计、人机接口程序设计两部分，其中主程序设计又包括通信模块、快速检测模块和检测线位置计算模块三个子部分。4.1主程序设计乙肝外表抗原快速检测仪系统底层软件采取C语言和TMS320F2812的汇编指令集实现。TMS320F2812内部采取流水线操作、改良的哈fo构造、特殊的DSP指令和专用的硬件乘法器。它使用了多总线技术，使得1条指令能够同时访问程序空间和数据空间，具有高速的并行性和强大的数据处理能力。TMS320F2812工作主频最高可达150MHz(时钟周期6.67ns)，其先进的内部和外设构造使得该处理器完全知足主程序的运行要求。乙肝外表抗原快速检测仪系统的控制流程如此图4.1所示。首先确定好定时器的定时时间。试纸条被放入测试口，当定时时间到时，仪器开始检测。步进电机驱动机械系统带动试纸条运动，光点检测系统从试纸条背景区向检测线移动扫描。光照耀在试纸条上，反射光由传感器接收并进行光电信号的转换。控制主程序对收集获得的电信号进行处理，计算出待测样本浓度并通过顶层应用程序显示给操作者，同时还能够按需要打印出来或存储与智能IC中。结论本文根据乙肝外表抗原金标免疫试纸条的检测现在状况和发展趋势，利用光学传感器技术、光电信息处理技术、信号处理技术和ARM-DSP双核控制构造设计方法等，设计了一套自动检测乙肝外表抗原金标免疫试纸条的控制系统。获得重要研究结果：〔1〕研究了乙肝外表抗原金标免疫试纸条定量检测机理和光谱峰信号的基本构成，深切进入分析了影响乙肝外表抗原金标免疫试纸条光谱峰的各种因素，对生化噪声和光电噪声引起的试纸条光谱峰变化进行了研究，利用小波变换的奇异性检测算法实现了对检测线位置的辨别。〔2〕利用嵌入式系统技术对乙肝快速检测仪的控制系统进行了设计，单板实现了控制器上下位机实现的功能。控制系统采取ARM-DSP双核控制构造，同时知足了多任务控制和运动控制需求，在坚持计算机控制系统原有优点的基础上提供了小体积、低功耗、抗干扰等新特性，为快速检测仪的小型化和便携化设计奠定了基础。〔3〕完成了乙肝快速检测仪控制系统的软件设计。控制系统的软件设计重要在底层控制、上层交互应用和中间层数据访问接口三方面进行。底层控制方面完成了检测仪主程序及其各功能模块的设计，上层交互应用方面完成了以Qt/Embedded函数库为基础的