基于虚拟仪器的生物抗体自动包被机自动监测系统研制

　　1 前言

　　近年来，用生化技术实现快速检测的试剂产品越来越多，这些检测试剂产品可应用于医疗检测、毒品检测、农药残留检测、兴奋剂检测等领域。随着市场对试剂产品的质量和价格要求越来越苛刻，对生产生物试剂产品的设备也提出了很高要求。

　　生物抗体全自动包被机是一种结合运动精密控制和流体精密控制的高科技设备。本文自行研制了能够实现生物抗体包被机平台运动，包被软管喷头起降，包被速度、包被长度、包被抗体喷出量等自动可调的生物抗体全自动包被机，实现了运动精密控制和流体精密控制及生物抗体包被过程的全自动控制。且由于生物抗体自动包被机性质上的特殊性，决定了它对环境条件的要求更高。包被机的特殊性主要体现在其伺服进给系统上，包被机通常采用多电机协调工作方式完成包被流程，任何一台电机的偏差和故障都会造成包被不均、抗体浪费量大等问题，影响生产的正常进行。且不允许电机及驱动器的过度发热，仪器温升会改变抗体活性，甚至会导致抗体变性或破坏。因此有必要建立一套在线监测系统，及时发现包被机的早期故障，迅速排除隐患，保证生产的正常进行。

　　2 生物抗体自动包被机伺服进给控制系统设计

　　本文自行研制的生物抗体自动包被机由2台日本Shinsei公司生产的行波超声波电机USR60分别控制包被机平台传送带运动、包被软管喷头起降，由4台德康公司生产的TECAN-Cavro XLP6000高精度数字微量泵控制包被抗体喷出量。通过对高精度泵的工步计算，使高精度泵与传送带超声波电机同步运行，根据出液量、包被速度等要求，定制合适的工步，计算出符合要求的增量，从而实现对包被速度和出液量的全自动控制。包被机伺服进给控制系统如图1所示。

　　采用行波超声波电机作为包被机平台传送带运动、包被软管喷头起降驱动电机具有以下优点：采用行波超声波电机步进控制方法控制精度高;无电磁噪音及干扰;采用直接驱动方式消除了减速机构误差;响应速度快，运行平稳。

　　CAVROXLP6000微量泵是一种开放式的、可完全编程的高精度流体控制模块，专用于50μL~25mL范围内液体浓度和剂量的精确控制。该泵具有两种泵入/注射分辨率：6000增量(标准模式下)和48 000增量(微动模式下)，在整个量程范围内，其误差G0.05%，并且整个量程所需的注射时间可通过控制命令设置在1.2s～160min范围内。

　　该泵由阀、阀驱动器、注射器、注射器活塞、注射器驱动器、活塞锁定旋钮、2个用于驱动的步进电机等部件组成。注射活塞通过泵底部的步距角为1.8°混合式步进电机通过丝杆驱动，其行程为60mm，并由积分编码器检测最终的步进数。可控阀门由泵顶部另一台步距角为1.8°混合式步进电机驱动旋转。因此在整个包被机伺服进给系统中，共有2台超声波电机和8台步进电机协调运动。人机接口采用XGT系列LG可编程序监控器，可对系统所用的10台电机进行相关配置和操作。