全自动化学发光免疫分析仪测控系统的研究
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摘要
化学发光免疫分析仪是临床免疫学检验中不可缺少的检测设备。本文根据异鲁米诺为生物标记的配套试剂实验要求,以提高仪器平台速度和检测精度为目的,围绕全自动化学发光免疫分析仪测控系统原理和技术的实现进行了理论与实验研究。
本文根据取样针的运动轨迹特点,采用粗精结合的两级插补方法来提高的定位精度;根据取样系统的工作过程和性能指标要求,取样平台单轴控制系统速度内环采用经典控制器,位置外闭环采用模糊控制算法,并引入前馈控制,构成前馈控制和反馈控制相结合的复合控制系统;为减少系统的轮廓误差,设计了交叉耦合控制器,向双轴提供附加补偿控制。微弱荧光信号的检测是化学发光荧光免疫检测的核心部分,本文提出一种提高光子计数精度的非线性补偿方法,以减少堵塞漏计造成的计数误差;设计一种微弱荧光的传输光路,以减少荧光信号传输过程中的损失。在理论研究的基础上,进行了全自动化学发光免疫测控系统中主要技术环节的实验研究,实验结果表明本文所研究的测控系统定位精度高、响应速度快,微弱荧光信号的检测精度高。
课题的研究工作得到了吉林省科技发展计划重点项目(名称:全自动化学发光免疫分析仪的研制,编号:20096011)的资助,并已实现产业化。
Chemiluminescence immunoassay analyzer is integral equipment in the clinical immunologic testing. In this dissertation, the author conducted extensive theoretical and experimental study on improving measurement efficiency and detection accuracy of a home-customized chemiluminescence immunoassay analyzer according to the experiment requirements of the supporting reagents , which are marked by the compound isoluminol.
In consideration of the characteristics of the sampling needle’s movement locus, a two-stage interpolation method was adopted to enhance the system response speed and positioning accuracy, which combined with the coarse adjustment and fine adjustment. According to the system requirements of actual works, the single-axis control system of the sampling platform used the traditional control algorithm for the inner closed-loop speed control and a compound system for outer loop positioning control. This compound positioning system integrates a feedforword control (open-loop control) algorithm and a feedback control (closed-loop control) algorithm by introducing a feedforword control algorithm into a fuzzy control algorithm. A cross-coupling controller is also designed to provide additional compensation to each axis to minimize the system contour error. The detection of weak fluorescence signal is the core of the chemiluminescence immunoassay system. To reduce the counting inaccuracy induced by photons stoppage and counting loss, a nonlinear compensation method was designed to improve photon-counting efficiency. In addition, an optical transmission system for weak fluorescence signal was designed to reduce the signal loss during fluorescence light transmission. The author also performed many experiements based on the theories presented in this disserations to optimize the whole performance of the automatic chemiluminescence immunoassay system. The experiemental results demonstrated that the system features high positioning accuracy, fast response speed, and accurate detection of weak fluorescence signal detection.
This work is supported by Jilin Province of China under project No. 20096011,“Development of Time-resolved Fluoroimmunoassay Autoanalyzer”. The research results have been commercialized.
本文根据取样针的运动轨迹特点,采用粗精结合的两级插补方法来提高的定位精度;根据取样系统的工作过程和性能指标要求,取样平台单轴控制系统速度内环采用经典控制器,位置外闭环采用模糊控制算法,并引入前馈控制,构成前馈控制和反馈控制相结合的复合控制系统;为减少系统的轮廓误差,设计了交叉耦合控制器,向双轴提供附加补偿控制。微弱荧光信号的检测是化学发光荧光免疫检测的核心部分,本文提出一种提高光子计数精度的非线性补偿方法,以减少堵塞漏计造成的计数误差;设计一种微弱荧光的传输光路,以减少荧光信号传输过程中的损失。在理论研究的基础上,进行了全自动化学发光免疫测控系统中主要技术环节的实验研究,实验结果表明本文所研究的测控系统定位精度高、响应速度快,微弱荧光信号的检测精度高。
课题的研究工作得到了吉林省科技发展计划重点项目(名称:全自动化学发光免疫分析仪的研制,编号:20096011)的资助,并已实现产业化。
Chemiluminescence immunoassay analyzer is integral equipment in the clinical immunologic testing. In this dissertation, the author conducted extensive theoretical and experimental study on improving measurement efficiency and detection accuracy of a home-customized chemiluminescence immunoassay analyzer according to the experiment requirements of the supporting reagents , which are marked by the compound isoluminol.
In consideration of the characteristics of the sampling needle’s movement locus, a two-stage interpolation method was adopted to enhance the system response speed and positioning accuracy, which combined with the coarse adjustment and fine adjustment. According to the system requirements of actual works, the single-axis control system of the sampling platform used the traditional control algorithm for the inner closed-loop speed control and a compound system for outer loop positioning control. This compound positioning system integrates a feedforword control (open-loop control) algorithm and a feedback control (closed-loop control) algorithm by introducing a feedforword control algorithm into a fuzzy control algorithm. A cross-coupling controller is also designed to provide additional compensation to each axis to minimize the system contour error. The detection of weak fluorescence signal is the core of the chemiluminescence immunoassay system. To reduce the counting inaccuracy induced by photons stoppage and counting loss, a nonlinear compensation method was designed to improve photon-counting efficiency. In addition, an optical transmission system for weak fluorescence signal was designed to reduce the signal loss during fluorescence light transmission. The author also performed many experiements based on the theories presented in this disserations to optimize the whole performance of the automatic chemiluminescence immunoassay system. The experiemental results demonstrated that the system features high positioning accuracy, fast response speed, and accurate detection of weak fluorescence signal detection.
This work is supported by Jilin Province of China under project No. 20096011,“Development of Time-resolved Fluoroimmunoassay Autoanalyzer”. The research results have been commercialized.
引文
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