体外诊断仪器原理与设计

目 录 第1章 概述 1 1.1 体外诊断概述 1 1.1.1 体外诊断定义 1 1.1.2 体外诊断产品分类 1 1.1.3 全球体外诊断市场现状和竞争 格局 2 1.1.4 我国体外诊断市场现状和竞争 格局 3 1.2 体外诊断仪器的基本结构和功能 4 1.2.1 主控模块 4 1.2.2 光学模块 6 1.2.3 运动模块 6 1.2.4 移液模块 9 1.2.5 液路控制模块 11 1.3 体外诊断仪器原理与设计实验 平台 12 1.3.1 液面检测与移液实验平台 12 1.3.2 直线加样与液路清洗实验平台 13 1.3.3 全自动移液移杯实验平台 15 1.3.4 液路凝块检测实验平台 15 1.4 体外诊断实验编排 17 第2章 体外诊断控制板硬件电路设计 19 2.1 电源电路 19 2.1.1 12V转5V电路 19 2.1.2 5V转3.3V电路 19 2.2 微控制器电路 20 2.3 功能模块电路 21 2.3.1 复位电路 21 2.3.2 SWD调试接口电路 21 2.3.3 晶振电路 21 2.3.4 独立按键电路 22 2.3.5 LED电路 22 2.3.6 平台选择电路 22 2.3.7 串口调试电路 23 2.3.8 蜂鸣器电路 24 2.3.9 电机接口电路 24 2.3.10 光耦/液面检测接口电路 25 2.3.11 泵/阀接口电路 25 2.3.12 夹爪接口电路 26 2.3.13 凝块检测接口电路 26 第3章 F103基准工程创建 27 3.1 理论基础 27 3.1.1 寄存器与固件库 27 3.1.2 Keil编辑和编译及STM32下载 过程 31 3.1.3 STM32参考资料 32 3.1.4 DbgIVD调试组件 33 3.1.5 TaskProc模块任务流程 34 3.2 设计思路 37 3.2.1 STM32工程模块分组及说明 37 3.2.2 应用层模块构成 38 3.3 设计流程 38 拓展设计 55 思考题 55 第4章 步进电机控制 56 4.1 理论基础 56 4.1.1 步进电机简介 56 4.1.2 步进电机的工作原理 57 4.1.3 步进电机的细分控制 60 4.1.4 步进电机驱动电路 61 4.1.5 STM32控制电机的时序 62 4.1.6 步进电机的加减速控制 63 4.1.7 液面检测与移液实验平台 64 4.1.8 StepMotor模块函数 64 4.2 设计思路 68 4.2.1 工程结构 68 4.2.2 步进电机控制流程 68 4.3 设计流程 69 拓展设计 87 思考题 87 第5章 光耦检测 88 5.1 理论基础 88 5.1.1 光耦简介 88 5.1.2 光耦遮光与未遮光 88 5.1.3 光耦接口电路 90 5.1.4 光耦输出电平转换电路 90 5.1.5 OPTIC模块函数 91 5.2 设计思路 92 5.2.1 工程结构 92 5.2.2 光耦检测流程 92 5.3 设计流程 93 拓展设计 101 思考题 101 第6章 液面检测 102 6.1 理论基础 102 6.1.1 液面检测原理 102 6.1.2 微控制器检测 103 6.1.3 IVD1Driver模块函数 104 6.1.4 IVD1Device模块函数 106 6.1.5 体外诊断任务处理 108 6.2 设计思路 110 6.2.1 工程结构 110 6.2.2 液面检测流程 110 6.2.3 初始化任务流程 110 6.2.4 任务流程 110 6.3 设计流程 111 拓展设计 115 思考题 116 第7章 柱塞泵控制 117 7.1 理论基础 117 7.1.1 柱塞泵结构 117 7.1.2 柱塞泵工作原理 117 7.1.3 柱塞泵吸液初始位 118 7.2 设计思路 118 7.2.1 工程结构 118 7.2.2 初始化任务流程 118 7.2.3 任务流程 119 7.3 设计流程 119 拓展设计 122 思考题 122 第8章 液面检测与移液 123 8.1 设计思路 123 8.1.1 工程结构 123 8.1.2 初始化任务流程 123 8.1.3 液面检测与移液流程 123 8.2 设计流程 124 拓展任务 126 思考题 127 第9章 微型泵控制 128 9.1 理论基础 128 9.1.1 旋转泵 128 9.1.2 隔膜泵 130 9.1.3 微型泵的驱动 131 9.1.4 微型泵接口电路原理图 132 9.1.5 直线加样与液路清洗实验平台 133 9.1.6 清洗液路 133 9.1.7 Pump模块函数 134 9.1.8 IVD2Driver模块函数 135 9.1.9 IVD2Device模块函数 137 9.2 设计思路 138 9.2.1 工程结构 138 9.2.2 微型泵控制流程 138 9.3 设计流程 139 拓展设计 144 思考题 144 第10章 电磁阀控制 145 10.1 理论基础 145 10.1.1 规格参数 145 10.1.2 电磁阀基本原理 145 10.1.3 电磁阀的控制 146 10.1.4 电磁阀的液路选择 147 10.2 设计思路 148 10.2.1 电磁阀控制工程结构 148 10.2.2 初始化任务流程 148 10.2.3 清洗取样针内壁任务流程 149 10.3 设计流程 149 拓展设计 152 思考题 152 第11章 直线加样与液路清洗 153 11.1 设计思路 153 11.1.1 工程结构 153 11.1.2 初始化任务流程 153 11.1.3 直线加样与液路清洗流程 153 11.2 设计流程 154 拓展设计 156 思考题 156 第12章 夹爪控制 157 12.1 理论基础 157 12.1.1 夹爪规格参数 157 12.1.2 夹爪控制电路原理图 158 12.1.3 夹爪控制时序 159 12.1.4 全自动移液移杯实验平台 160 12.1.5 Claw模块函数 161 12.1.6 IVD3Driver模块函数 162 12.1.7 IVD3Device模块函数 168 12.2 设计思路 170 12.2.1 工程结构 170 12.2.2 夹爪夹取流程 170 12.2.3 夹爪张开流程 171 12.2.4 初始化任务流程 171 12.2.5 夹取测试流程 171 12.3 设计流程 172 拓展设计 178 思考题 179 第13章 移液移杯 181 13.1 设计思路 181 13.1.1 工程结构 181 13.1.2 初始化任务流程 181 13.1.3 移液移杯流程 181 13.2 设计流程 182 拓展设计 185 思考题 185 第14章 凝块检测 186 14.1 理论基础 186 14.1.1 凝块检测原理 186 14.1.2 传感器规格参数 186 14.1.3 凝块检测硬件电路 186 14.1.4 微控制器的凝块检测 187 14.1.5 液路凝块检测实验平台 188 14.1.6 Grume模块函数 188 14.1.7 IVD4Driver模块函数 189 14.1.8 IVD4Device模块函数 194 14.2 设计思路 196 14.2.1 工程结构 196 14.2.2 凝块检测流程 196 14.2.3 初始化任务流程 196 14.2.4 凝块检测实验流程 196 14.2.5 清洗取样针任务流程 196 14.3 设计流程 198 拓展设计 208 思考题 209 第15章 液路凝块检测 210 15.1 设计思路 210 15.1.1 液路凝块检测工程结构 210 15.1.2 初始化任务流程 210 15.1.3 液路凝块检测流程 210 15.1.4 清洗取样针任务流程 211 15.2 设计流程 211 拓展设计 214 思考题 214 附录A 本书配套的资料包介绍 215 附录B 体外诊断控制板原理图 216 附录C STM32F103RCT6引脚定义 222 附录D 体外诊断实验平台端口分配 226 附录E C语言软件设计规范 （LY-STD001-2019） 227 E.1 排版 227 E.2 注释 228 E.3 命名规范 228 E.4 C文件模板 230 E.5 H文件模板 232 附录F 故障排除 234 参考文献 236