往复式NC膜划膜仪

　　0 引言

　　随着国内外胶体金免疫层析速测试纸条技术的迅猛发展，各种各样划膜仪的需求量越来越高。免疫胶体金层析试纸条是结合抗原抗体的免疫学反应和层析原理制备而成的，将特异性的抗原( 或抗体) 以条带状固定于玻璃纤维膜和硝酸纤维膜的检测线( T) 和质控线( C) 上，将胶体金标记试剂吸附到结合垫上，当待测样品加到试纸条一端的样品垫后，通过毛细作用向前移动，溶解固化在结合垫上的胶体金标记试剂后相互反应，再移动至固定的抗原( 或抗体) 的区域时，待测物和金标试剂的复合物又与之发生特异性结合而被截留，聚集在检测带上，通过可目测的胶体金标记物得到直观的显色结果，从而得出检测结果[1]。

　　在免疫层析试纸硝酸纤维素膜表面进行检测线( T) 和质控线( C) 的包被，是试纸生产制作的关键环节之一。硝酸纤维素膜又称为 NC 膜[2]，在胶体金试纸中用做 C/T 线的承载体，同时也是免疫反应的发生处。划膜仪做为胶体金免疫测试纸生产的专业设备之一，主要就是用于在 NC 膜表面划出 C/T 线，鉴于胶体金检测试纸的广泛应用，因此对划膜仪的研究具有广阔的市场和应用前景。但市面上的划膜仪有着很大的局限性: 操作复杂，在运行过程中速度不稳，缺少显示参数等，并且大多是国外进口，价格昂贵，设备及配件不能完全匹配国内生产实际需要。为此，我采用单片机 AT89C51 来实现步进电机控制的设计，进而完成划膜仪系统的研究，以克服速度不稳、操作复杂等局限性。

　　1 系统总体设计

　　1. 1 设计方法和实施方案

　　NC 膜划膜仪设备配用生物医学业内通用的高精度工业注射泵，使喷量更加精确，划线更加均匀，配置 2 个注射泵，可同时划检测线和质控线。选用进口 PEEK 中空纤维管做为划膜头进行划线操作。采用进口 PEEK 中空纤维管做划线头，柔韧而有弹性，特别适合在 NC 膜表面划线，对微孔膜表面没有损伤，不会留下划痕。由高精度数字电机驱动控制划膜笔支架在X 轴方向进行往复移动，手动控制划膜笔在 Y 轴的横向距离。

　　采用电磁铁控制划膜笔的低抬头，仪器通过液晶显示屏( 中文软件) 进行操作。溶液划线浓度、划线长度、划线速度以及注射泵各个参数可由键盘输入设定，可存储记忆程序。具有自动计数及限制数量功能，方便进行生产量的控制及统计。在划膜笔支架上安装 CCD 摄像头，可对划线宽度进行实时检测。

　　1. 2 系统设计原理

　　控制系统主要包括硬件和软件设计 2 部分。系统原理如图 1 所示。由单片机发出脉冲序列，经过步进电机驱动器放大后，驱动步进电机旋转过 1 个角度。由于划膜仪的划膜笔移动支架是通过滚轴丝杠与步进电机连接在一的，从而使步进电机的圆周运动转化为划膜笔的直线位移[3]。通过改变脉冲序列的方向就可使步进电机反向旋转，从而带动划膜笔反向移动。通过脉冲序列方向的改变，使划膜笔往复运动。划膜笔移动的速度可以通过改变脉冲序列的频率来实现。单片机可以通过对行程开关状态的检测来判断划膜笔运动位置，进而操纵步进电机的运行状态。当划膜笔移动到划线初始位置时，单片机控制电磁铁，使得划线头低头触膜，同时注射泵工作，划线头触膜出液，液完离膜，完成划线过程。