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二十世纪后期,生物电子学快速兴起,极大地改变了传统医学仪器的研制模式。集成毛细管电泳芯片(ICEC),是生物学、医学、化学、电子学、计算机以及自动化等学科交叉的产物,其在医学生物学分析领域具有重要的应用前景,ICEC扫描分析系统是ICEC能否得到广泛应用的关键仪器。
针对传统的ICEC扫描分析系统结构复杂、处理速度慢、体积庞大等弱点,本课题研制了以DSPTMS320DM642为核心处理器,基于CCD的实时扫描分析系统。该系统完成扫描控制和全自动数据分析处理,解决了传统ICEC扫描分析系统的上述弱点,为开发高性能、集成化、便携式的新型微小生化分离分析系统奠定一定的技术基础。
本课题的主要研究内容为:1、根据ICEC信号的特点,首次将CCD和DSP联合应用于ICEC信号采集系统中,运用现代信号采集和处理技术完成了数据采集系统硬件和软件的研制,并同时研制出了数据采集系统实验样品;
2、采用面向对象的研制思想,开发出了ICEC信号处理软件。其特点是采用了多线程技术、多种数字信号处理方法对ICEC信号进行处理,并具有对电泳谱图的分析计算功能,为医学仪器的开发提供了一个快速构建应用系统的开发环境,同时也使得用户的应用软件具有很强的可移植性和可复用性;
3、将图像触发、采集、处理以及图像传输集成到单板上,采用SAA7115和CPLD实现系统前端的图像采集以及图像的输出控制,用DSP进行各类通用的算法研制以及实现与计算机的PCI接口,系统中大容量的FLASH和SDRAM使该系统能够适用于多种应用场合;
4、完成ICEC图像采集处理系统的各个功能模块的研制,并同时完成硬件平台的研制过程和系统软件的实现;讨论了系统FFT处理的实现和性能分析;
5、通过在系统上运行FFT算法检验了系统的实时性,同时,对模拟产生的电泳信号进行了处理,得到了较为满意的结果,证明了所研制ICEC扫描分析系统采集信号的正确性和处理系统的有效性。