本書在闡明體外診斷原理的基礎(chǔ)上，重點介紹體外診斷儀器設(shè)計相關(guān)技術(shù)，包括加樣控制、步進(jìn)電機控制、位置檢測、液面檢測、柱塞泵控制、微型泵控制、液路切換、夾爪控制、凝塊檢測等。本書采用模塊化的方式，通過詳細(xì)講解各模塊的電路設(shè)計、程序設(shè)計及微控制器系統(tǒng)設(shè)計，幫助讀者掌握體外診斷儀器從硬件到軟件的完整開發(fā)流程。與本書配套的有4款體外診斷實驗平臺，讀者在學(xué)習(xí)本書的同時，在實驗平臺上進(jìn)行同步操作，可達(dá)到事半功倍的效果。此外，本書提供豐富的軟、硬件資料包及PPT等。
劉謙，海南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師�，F(xiàn)任海南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長。華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士，華中科技大學(xué)兼職教授。第八屆教育部科學(xué)技術(shù)委員會學(xué)部委員，"國家級百千萬人才工程”入選者，教育部"新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”入選者，海南省高層次杰出人才，湖北省新世紀(jì)高層次人才，湖北省科技創(chuàng)新源泉工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。第十屆生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會教育工作委員會，副主任委員；湖北省醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長，中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會醫(yī)用軟件分會副秘書長，智慧醫(yī)療/移動醫(yī)療分會副秘書長, 湖北省衛(wèi)生統(tǒng)計與信息學(xué)會副會長。湖北省第十三屆人大代表，鄂州市第八屆人大代表和人大常委。主要研究方向：生物醫(yī)學(xué)光學(xué)檢測，醫(yī)療器械，農(nóng)作物表型測量，三維可視化及仿真模擬。已在Nature Communications, Proceedings of the IEEE, Plant Methods, Medical Physics, Applied Physics Letters, Physics in Medicine and Biology等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文140余篇。獲專利20余項，軟件著作權(quán)10項，主編出版專著一部。十三五國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家，主持國家自然科學(xué)基金項目3項，國家863計劃項目2項，湖北省自然科學(xué)基金重點項目1項。先后獲湖北省科技進(jìn)步一等獎，自然科學(xué)一等獎，技術(shù)發(fā)明二等獎，獲中國人民解放軍總后勤部科技進(jìn)步三等獎。
目 錄
第1章 概述 1
1.1 體外診斷概述 1
1.1.1 體外診斷定義 1
1.1.2 體外診斷產(chǎn)品分類 1
1.1.3 全球體外診斷市場現(xiàn)狀和競爭
格局 2
1.1.4 我國體外診斷市場現(xiàn)狀和競爭
格局 3
1.2 體外診斷儀器的基本結(jié)構(gòu)和功能 4
1.2.1 主控模塊 4
1.2.2 光學(xué)模塊 6
1.2.3 運動模塊 6
1.2.4 移液模塊 9
1.2.5 液路控制模塊 11
1.3 體外診斷儀器原理與設(shè)計實驗
平臺 12
1.3.1 液面檢測與移液實驗平臺 12
1.3.2 直線加樣與液路清洗實驗平臺 13
1.3.3 全自動移液移杯實驗平臺 15
1.3.4 液路凝塊檢測實驗平臺 15
1.4 體外診斷實驗編排 17
第2章 體外診斷控制板硬件電路設(shè)計 19
2.1 電源電路 19
2.1.1 12V轉(zhuǎn)5V電路 19
2.1.2 5V轉(zhuǎn)3.3V電路 19
2.2 微控制器電路 20
2.3 功能模塊電路 21
2.3.1 復(fù)位電路 21
2.3.2 SWD調(diào)試接口電路 21
2.3.3 晶振電路 21
2.3.4 獨立按鍵電路 22
2.3.5 LED電路 22
2.3.6 平臺選擇電路 22
2.3.7 串口調(diào)試電路 23
2.3.8 蜂鳴器電路 24
2.3.9 電機接口電路 24
2.3.10 光耦/液面檢測接口電路 25
2.3.11 泵/閥接口電路 25
2.3.12 夾爪接口電路 26
2.3.13 凝塊檢測接口電路 26
第3章 F103基準(zhǔn)工程創(chuàng)建 27
3.1 理論基礎(chǔ) 27
3.1.1 寄存器與固件庫 27
3.1.2 Keil編輯和編譯及STM32下載
過程 31
3.1.3 STM32參考資料 32
3.1.4 DbgIVD調(diào)試組件 33
3.1.5 TaskProc模塊任務(wù)流程 34
3.2 設(shè)計思路 37
3.2.1 STM32工程模塊分組及說明 37
3.2.2 應(yīng)用層模塊構(gòu)成 38
3.3 設(shè)計流程 38
拓展設(shè)計 55
思考題 55
第4章 步進(jìn)電機控制 56
4.1 理論基礎(chǔ) 56
4.1.1 步進(jìn)電機簡介 56
4.1.2 步進(jìn)電機的工作原理 57
4.1.3 步進(jìn)電機的細(xì)分控制 60
4.1.4 步進(jìn)電機驅(qū)動電路 61
4.1.5 STM32控制電機的時序 62
4.1.6 步進(jìn)電機的加減速控制 63
4.1.7 液面檢測與移液實驗平臺 64
4.1.8 StepMotor模塊函數(shù) 64
4.2 設(shè)計思路 68
4.2.1 工程結(jié)構(gòu) 68
4.2.2 步進(jìn)電機控制流程 68
4.3 設(shè)計流程 69
拓展設(shè)計 87
思考題 87
第5章 光耦檢測 88
5.1 理論基礎(chǔ) 88
5.1.1 光耦簡介 88
5.1.2 光耦遮光與未遮光 88
5.1.3 光耦接口電路 90
5.1.4 光耦輸出電平轉(zhuǎn)換電路 90
5.1.5 OPTIC模塊函數(shù) 91
5.2 設(shè)計思路 92
5.2.1 工程結(jié)構(gòu) 92
5.2.2 光耦檢測流程 92
5.3 設(shè)計流程 93
拓展設(shè)計 101
思考題 101
第6章 液面檢測 102
6.1 理論基礎(chǔ) 102
6.1.1 液面檢測原理 102
6.1.2 微控制器檢測 103
6.1.3 IVD1Driver模塊函數(shù) 104
6.1.4 IVD1Device模塊函數(shù) 106
6.1.5 體外診斷任務(wù)處理 108
6.2 設(shè)計思路 110
6.2.1 工程結(jié)構(gòu) 110
6.2.2 液面檢測流程 110
6.2.3 初始化任務(wù)流程 110
6.2.4 任務(wù)流程 110
6.3 設(shè)計流程 111
拓展設(shè)計 115
思考題 116
第7章 柱塞泵控制 117
7.1 理論基礎(chǔ) 117
7.1.1 柱塞泵結(jié)構(gòu) 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 設(shè)計思路 118
7.2.1 工程結(jié)構(gòu) 118
7.2.2 初始化任務(wù)流程 118
7.2.3 任務(wù)流程 119
7.3 設(shè)計流程 119
拓展設(shè)計 122
思考題 122
第8章 液面檢測與移液 123
8.1 設(shè)計思路 123
8.1.1 工程結(jié)構(gòu) 123
8.1.2 初始化任務(wù)流程 123
8.1.3 液面檢測與移液流程 123
8.2 設(shè)計流程 124
拓展任務(wù) 126
思考題 127
第9章 微型泵控制 128
9.1 理論基礎(chǔ) 128
9.1.1 旋轉(zhuǎn)泵 128
9.1.2 隔膜泵 130
9.1.3 微型泵的驅(qū)動 131
9.1.4 微型泵接口電路原理圖 132
9.1.5 直線加樣與液路清洗實驗平臺 133
9.1.6 清洗液路 133
9.1.7 Pump模塊函數(shù) 134
9.1.8 IVD2Driver模塊函數(shù) 135
9.1.9 IVD2Device模塊函數(shù) 137
9.2 設(shè)計思路 138
9.2.1 工程結(jié)構(gòu) 138
9.2.2 微型泵控制流程 138
9.3 設(shè)計流程 139
拓展設(shè)計 144
思考題 144
第10章 電磁閥控制 145
10.1 理論基礎(chǔ) 145
10.1.1 規(guī)格參數(shù) 145
10.1.2 電磁閥基本原理 145
10.1.3 電磁閥的控制 146
10.1.4 電磁閥的液路選擇 147
10.2 設(shè)計思路 148
10.2.1 電磁閥控制工程結(jié)構(gòu) 148
10.2.2 初始化任務(wù)流程 148
10.2.3 清洗取樣針內(nèi)壁任務(wù)流程 149
10.3 設(shè)計流程 149
拓展設(shè)計 152
思考題 152
第11章 直線加樣與液路清洗 153
11.1 設(shè)計思路 153
11.1.1 工程結(jié)構(gòu) 153
11.1.2 初始化任務(wù)流程 153
11.1.3 直線加樣與液路清洗流程 153
11.2 設(shè)計流程 154
拓展設(shè)計 156
思考題 156
第12章 夾爪控制 157
12.1 理論基礎(chǔ) 157
12.1.1 夾爪規(guī)格參數(shù) 157
12.1.2 夾爪控制電路原理圖 158
12.1.3 夾爪控制時序 159
12.1.4 全自動移液移杯實驗平臺 160
12.1.5 Claw模塊函數(shù) 161
12.1.6 IVD3Driver模塊函數(shù) 162
12.1.7 IVD3Device模塊函數(shù) 168
12.2 設(shè)計思路 170
12.2.1 工程結(jié)構(gòu) 170
12.2.2 夾爪夾取流程 170
12.2.3 夾爪張開流程 171
12.2.4 初始化任務(wù)流程 171
12.2.5 夾取測試流程 171
12.3 設(shè)計流程 172
拓展設(shè)計 178
思考題 179
第13章 移液移杯 181
13.1 設(shè)計思路 181
13.1.1 工程結(jié)構(gòu) 181
13.1.2 初始化任務(wù)流程 181
13.1.3 移液移杯流程 181
13.2 設(shè)計流程 182
拓展設(shè)計 185
思考題 185
第14章 凝塊檢測 186
14.1 理論基礎(chǔ) 186
14.1.1 凝塊檢測原理 186
14.1.2 傳感器規(guī)格參數(shù) 186
14.1.3 凝塊檢測硬件電路 186
14.1.4 微控制器的凝塊檢測 187
14.1.5 液路凝塊檢測實驗平臺 188
14.1.6 Grume模塊函數(shù) 188
14.1.7 IVD4Driver模塊函數(shù) 189
14.1.8 IVD4Device模塊函數(shù) 194
14.2 設(shè)計思路 196
14.2.1 工程結(jié)構(gòu) 196
14.2.2 凝塊檢測流程 196
14.2.3 初始化任務(wù)流程 196
14.2.4 凝塊檢測實驗流程 196
14.2.5 清洗取樣針任務(wù)流程 196
14.3 設(shè)計流程 198
拓展設(shè)計 208
思考題 209
第15章 液路凝塊檢測 210
15.1 設(shè)計思路 210
15.1.1 液路凝塊檢測工程結(jié)構(gòu) 210
15.1.2 初始化任務(wù)流程 210
15.1.3 液路凝塊檢測流程 210
15.1.4 清洗取樣針任務(wù)流程 211
15.2 設(shè)計流程 211
拓展設(shè)計 214
思考題 214
附錄A 本書配套的資料包介紹 215
附錄B 體外診斷控制板原理圖 216
附錄C STM32F103RCT6引腳定義 222
附錄D 體外診斷實驗平臺端口分配 226
附錄E C語言軟件設(shè)計規(guī)范
（LY-STD001-2019） 227
E.1 排版 227
E.2 注釋 228
E.3 命名規(guī)范 228
E.4 C文件模板 230
E.5 H文件模板 232
附錄F 故障排除 234
參考文獻(xiàn) 236
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